Ydinfissiosta vapautuvasta energiasta 25% saadaan sähköenergiaksi. Voimalan teho on 8,0x10^8 W. Jos kustakin uraani U-235 ytimen fissiosta vapautuu energiaa 2,0<10^2 MeV, kuinka monta kilogrammaa uraania kuluu vuodessa?
En nyt ymmärrä ollenkaan mistä tässä edes pitäisi lähteä liikkeelle. Osaisiko kukaan vähän avata?
Ydinfysiikan lasku
ahjdk
113
2908
Vastaukset
- konemestarin_vinkki
Ydinvoimala on höyryvoimalaitos. Ja tämän mukaan ne hyötysuhdelaskelmat on tehtävä lämpöopillisten kaavojen mukaan.
Lähdet laskelmissasi aivan väärästä päästä. Lähde tutkimaan ensin niitä vesi-höyryprosessiin liittyviä laskentakaavoja.
Jätä ne ydintekniset fissiolaskelmat ydinfyysikoille.- Että_näin
Tehtävänannossa oli annettu karkeat voimalaitosprosessin hyötysuhdelaskelmat eli fissioenergiasta saadaan 25 prosenttia sähkönä. Ei prosessista tarvitse muuta tietää, sen voi jättää voimalaitosinsinöörin ja konemestarin haltuun.
- HelppoaKunOsaa
Älä usko konemestarin höpötyksiä. Ensin muunnat nuo MeVit jouleiksi, muistaakseni 1 MeV on 1,6 exp(-13) J. Kerrot neljällä (1/0,25) tuon sähkötehon niin saat lämpötehon. Sen jaat tuolla fissioenergialla niin saat fissioiden määrän sekunnissa jonka muunnat vuotta koskevaksi. Sitten kaivat kirjasta tiedon mikä on uraanin fissiossa syntyvä massavaje. Sen avulla saat fissioituvien uraaniatomien määrän. Mistä saat fissioituvan uraanin massan.
- yksinkertainen-oikein
Aivan oikein. Tänne pölähti taas konemestareita, jotka eivät ymmärrä tehtävänantoa. Heidän häpeänsä.
- usko_konemestaria
Energia tuotannossa tarvitaan tietoa kokonaishyötysuhteesta eli koko höyryvoimalaitoksen hyötysuhteesta koko elinkaarensa ja jälkihuollon ajalta (aktiivisen jätteen jälkisäilytys) Ydinvoimala on höyryvoimalaitos.
Vain tämä kokonaisuus antaa perusteet taloudelliselle päätökselle energian tuotannossa.
Hyötöreaktoreissa voidaan "nostaa" polttoaineen palaman (fission) hyötysuhdetta mutta tämä reaktoritekniikka on kallista ja teknisesti vaikeata toteuttaa. Tuskinpa Suomeen koskaan rakennetaan tuollaista hyötöreaktoria.
Suomi tyytyy piilottamaan uudelleen käytettävää korkea-aktiivista jätettä kallioon.
Käytetystä ydinpolttoaineesta voitaisiin erottaa palamakelpoista ydinpolttoainetta.
Näin se vaan on. Koska ette ymmärrä kokonaisuuksia olette alttiita kuuntelemaan vääriä tietoja. Ydinvoima on halpaa vain koska ydinjätteen käsittelyn ja säilyttämisen kustannuksia ei lueta ydinvoimakustannuksiin.- Konemestari_tietää
Sitä vastoin fossiilisia polttoaineita käytettäessä koko energiantuottoketju on otettu aina huomioon, kuten esimerkiksi ilmakehän hiilidioksidin ja pienhiukkasten aiheuttamat haitat ja tappiot.
- KonemestariEiTiedä
Konemestari ei tiedä sitäkään että valtion ydinjäterahastoon on kerätty rahat ydinjätehuoltoa varten. Tuolla on ydinvoimapalstakin, turha levittää täällä propagandaa.
- mitä_kaikki_maksaa
KonemestariEiTiedä kirjoitti:
Konemestari ei tiedä sitäkään että valtion ydinjäterahastoon on kerätty rahat ydinjätehuoltoa varten. Tuolla on ydinvoimapalstakin, turha levittää täällä propagandaa.
Ydinjäterahaston koko on määritelty tiettyjen olettamusten mukaan. Se ei huomioi yllättäviä tapahtumia mikäli niitä tulee. Japanin ydinvoimalaitosyhtiöt eivät odottaneet niin suurta tsunamia kuin tuli eli kaikkien kustannusten suuruutta ei voitu ennakkoon huomioida.
Neuvostoliitossa ei ennakkoon huomioitu mitä Tsernobylin katastrofi todella tuli ja tulisi vielä maksamaan. Nyt nuo laitokset ovat Ukrainan hallinnassa ja todennäköistä on se ettei Ukrainan valtio yksin kykene kaikkia kustannuksia kantamaan. Tarvitaan paljon ylimääräistä kansainvälistä apua eikä avun takaraja ole edes tiedossa.
Ajatus ydinjäterahastosta toimii VAIN jos mitään yllätyksiä ei tule eli kaikki toimii ennakko-oletusten (arvioinnin) mukaan. Mitä tapahtuu jos jotain ennakoimatonta tapahtuu? Tietysti kaikki toivoo sitä ettei mitään ennakoimatonta yllätystä tapahtu.
Minäkin toivon sitä ettei kustannusten todellista takarajaa tarvitse arvioida ja maksaa.
Hiili- ja öljyvoiman suhteen tilanne on sama. Kukaan ei ole ennakoinut mitä tämä energiatuotantotapa tulee todella maksamaan ihmiskunnalle. Kaikkia kustannuksia ei olla laskettu. Nyt on vasta ruvettu arvioimaan näitä kustannuksia.
Yksinkertainen kysymys onki: mitä kaikki maksaa todellisuudessa?
Onni on siinä, että en ehkä ole enää täällä sitä näkemässä koska luonnollinen poistuma tekee tehtävänsä ennenkuin joutuu maksajaksi.
- Palstakriitikko
Mitä hemmetin hörhömagneetteja nämä tiedepalstat oikein ovat? Kun ihmisellä ei ole kykyä ottaa kantaa varsinaseen asiaan, ryhdytään höperihtimään jotakin yleistä, asiaan hyvin hatarasti liittyvää.
Asiasta on tiede kylläkin melkoisen kaukana. - HelppoaKunOsaa
Jos lähdetään kritisoimaan, voisi asiallisesti kritisoida tuota oletusta sähköhyötysuhteesta, 25 %, sillä 35 % on lähempänä totuutta. Olisi hyvä käyttää mahdollisimman todenmukaisia lähtöarvoja vaikka itse laskun kannalta se on aika yhdentekevää.
- Kysäisenpä
Jos kyseessä on vanha, huonohyötysuhteinen reaktori?
- CalderHall
Jollakin ensimmäisen sukupolven Calder Hall tyyppisellä laitoksella voisi olla tuollainen hyötysuhde mutta teho ei voisi olla 800 MW tasolla.
- käynnistyykö_se
"Asiasta on tiede kylläkin melkoisen kaukana."
Ydinvoima ei ole pelkkää fissioteknistä laskelmaa. Ydinvoiman käyttö ei todellakaan ole "melkoisen kaukana" asiasta.
Ydinvoiman käyttöönotossa on suunniteltava erikseen reaktorin lämpötekninen rakenne ja hyötysuhde ja höyryturbiinilaitoksen rakenne ja lämpötekninen hyötysuhde. Erilaiset laitoskonstruktiot tuottavat erilaisia hyötysuhteita. Alan kirjallisuudessa on esitetty tilastotietoja näistä. Lauhdevoimalaitosten (ydinvoima) lämpötekniset hyötysuhteet vaihtelee paljonkin keskimäärin n. 30-40 % välillä laitoskontruktiosta riippuen. Hyvässä tapauksessa voidaan saavuttaa yli 40 %:n hyötysuhde uusissa laitoksissa kunhan ne edes käynnistyisi joskus. (OL-3)
Ydinvoimalaitoksen joka ei käynnisty hyötysuhde on tasan 0 %:a.
Käsitteet tässä ovat lämpöteho ja sähkötehon brutto-ja nettotehot. Tämän palstan koko ei salli edes kirjoitettavaksi tarkkoja laskelmia. Kannattaa etsiä tarkemmat tiedot alan kirjallisuudesta.- Palstakriitikko
Kun kyseessä on ydinfysiikkaan liittyvä periaatteellinen tehtävä, niin siihen ei kannata kenenkään sekoittaa ydinvoimalatekniikkaa tai energiapolitiikkaa. Niitä varten on syytä tehdä omat aloituksensa.
Mutta, kuten sanottu, näitä aidanseipäästä keskustelijoita palstalla kummasti riittää, kun kyvyt eivät riitä aidasta keskusteluun. Näin vanhaa sananpartta soveltaen.
- aidan_seiväs
"Ydinfissiosta vapautuvasta energiasta 25% saadaan sähköenergiaksi. Voimalan teho on 8,0x10^8 W."
Tuossa oli aloittajan lause. Huomatkaa ilmaisu "Voimalan teho" !!!
Kysyjä ei siis kysynyt puhdasta ydinfysikaalista fissiolaskelmaa, vaan nimen omaan tarkoitti VOIMALAA. Siis ydinvoimalaitosta.
Fissio prosessi ei tuota suoraan "sähköenergiaa" joka voidaan ottaa hyötykäyttöön. Tähän sähköenergian käyttöönottoon tarvitaan VOIMALA.
Eli toisen kommentoijan ajatus aidanseipäästä on väärä".
"Mutta, kuten sanottu, näitä aidanseipäästä keskustelijoita palstalla kummasti riittää, kun kyvyt eivät riitä aidasta keskusteluun. Näin vanhaa sananpartta soveltaen.
Ettekö ymmärrä lukemaanne. Aloittaja nimenomaan tarkoittu VOIMALAA, ydinvoimalaa eikä teoreettista fissiota ilman voimalaitosta. Ydinenergia kokonaishyötysuhde on riipuvainen rakennetusta laitoskonstruktiosta.
Reaktorissa fission tuottama lämpöenergia siiretään veteen, höyrystämällä vesi suoraan (kiehutusvesireaktorit, OL-1 ja OL-2) tai ylikuumalla painevedellä (painevesireaktorit, LO-1 ja LO-2)) tai siirtämällä lämpö kaasuun ja siitä edelleen veteen (vesihöyryyn) kaasujäähdytteisissä reaktoreissa.
Suomessa ei ole kaasujäähdytteisiä reaktoreita.
Aloittajan kirjoittamassa tekstissä oli selvä mainita "voimalan teho". Joten kykyni riittää "aidasta keskusteluun" eli voimalasta keskusteluun.
Kysymys onkin luetun tekstin ymmärtämisestä jota kaikilla ei näy olevan. - toinen_aidanseiväs
"kuinka monta kilogrammaa uraania kuluu vuodessa?"
Ydinvoimalaitoksissa ydinpolttoainetta vaihdetaan määrävälein eli niissä polttoaineen vaihtoprosesseissa. Suomessa ei ole jatkuvasti ladattavia ydinreaktoreita.
Tämä ydinpolttoaineen vaihtolatauskin on laskennallisen prosessi joka riippuu reaktorin rakenteesta, ydinfysikaalisista ja lämpöteknisistä laskelmista. Eri reaktoreilla on erilaiset polttoaineenvaihto käytäntönsä. (polttoaineen kulutus on siis laitoskohtainen arvo, myös polttoaineen rikastustaso on erilainen eri laitoksissa)
Käytännössä joudutaan vaihtamaan viottuneita polttoaine-elementtejä vaikka niissä olisi jäljellä palamiskelpoista uraania ja plutoniumia jäljellä.
Tarkka polttoaineen kulutus kilogrammoissa on laitoskohtaista. Tästä kai käytetään termiä "palama"? Ydinpolttoaineessa palama ei merkitse sitä, että kaikki palamiskelpoinen uraani ja plutonium olisi poltettu loppuun "tuhkaksi".
Käytetyssä korkea-aktiivisessa polttoaineessakin on vielä jäljellä palamiskelpoista materiaalia. Käsitykseni mukaan reaktorissa pyritään termisesti stabiiliin palamiseen eli reaktorissa on "tasapainoinen lämpöjakauma" reaktorin poikkileikkauspinta-alaan nähden. Tämä myös jakaa ja tasaa neutronisäteily rasitusta reaktoripaineastiassa.
Näin ainakin oletan.- YritäEdesYmmärtää
Selität juurta jaksain reaktoritekniikkaa mutta et ole näköjään ymmärtänyt tehtävää lainkaan.
Kysytään kuinka paljon uraania kuluu vuodessa. Ei esim. kuinka monta polttoainesauvaa vaihdetaan. Laskemalla lämpöteho ja jakamalla se yhdessä fissiossa vapautuvalla energialla saadaan fissioiden taajuus, mikä kertoo, kuinka monta uraaniatomia "kuluu" muuttuen fissiotuotteiksi. Ja nuo uraaniatomit voidaan muuttaa kilogrammoiksi. Tarvittaessa voidaan laskea myös massakato ottaen huomioon sidosenergian muutos ja Einsteinin kaava. Noilla polttoaineen vaihtotaajuuksilla, rikastusasteilla ym. ei ole mitään tekemistä tämän laskun kanssa. Ainoa seikka mistä voisi saivarrella on että uraania muuttuu myös raskaammiksi alkuaineiksi, jolloin sitä "kuluu" ilman lämmöntuottoa. - lue_kirjallisuutta
YritäEdesYmmärtää kirjoitti:
Selität juurta jaksain reaktoritekniikkaa mutta et ole näköjään ymmärtänyt tehtävää lainkaan.
Kysytään kuinka paljon uraania kuluu vuodessa. Ei esim. kuinka monta polttoainesauvaa vaihdetaan. Laskemalla lämpöteho ja jakamalla se yhdessä fissiossa vapautuvalla energialla saadaan fissioiden taajuus, mikä kertoo, kuinka monta uraaniatomia "kuluu" muuttuen fissiotuotteiksi. Ja nuo uraaniatomit voidaan muuttaa kilogrammoiksi. Tarvittaessa voidaan laskea myös massakato ottaen huomioon sidosenergian muutos ja Einsteinin kaava. Noilla polttoaineen vaihtotaajuuksilla, rikastusasteilla ym. ei ole mitään tekemistä tämän laskun kanssa. Ainoa seikka mistä voisi saivarrella on että uraania muuttuu myös raskaammiksi alkuaineiksi, jolloin sitä "kuluu" ilman lämmöntuottoa."Kysytään kuinka paljon uraania kuluu vuodessa."
Etkö ymmärrä, kysymykseesi ei voi antaa aivan yksikäsitteistä vastausta. Kaikki on kiinni reaktorin suunnitteluarvoista. Tähän tulee mukaan ydintekniset ja lämpötekniset laskelmat ottaen huomioon myös käytettäväksi aiotun polttoaineen rikastusaste.
Reaktorit voivat olla eri kokoisia ja erityyppisiä. Ja ydinpolttoainekin voi vaihdella luonnon uraanista rikastettuun uraanin ja mox-polttoaineeseen jossa mukana on myös jo käytettyä polttoainetta sekoituksena.
Eri tyyppisissä ydinreaktoreissa polttoaineen kulutus eli palama on vaihteleva arvo.
Näistä reaktorin suunnitteluarvoista on annettu alan kirjallisuudessa tietoja. En minä voi tähän tehdä kaikkien käytössä olevien reaktorien suunnittelu- ja käyttöarvoja.
Kaiken ytimenä tietysti on fissioprosessi joka tapahtuu uraanin kriittisellä massalla ko. reaktorissa ja tähän vaikuttaa polttoaineen rikastusaste. Polttoaineella ladattu reaktori ollessaan sammutettu on alikriittinen eli fissioita ei tapahdu mutta siinä on jälkilämpöä joka tulee radioaktiivisesta hajoamisesta.
Tuotantokykyisen reaktorin toiminta tapahtuu kriittisellä alueella valvotusti.
Fissioprosessia (hallittua neutronivuota) ja muuta radioaktiivista hajoamista ei tule sekoittaa toisiinsa.
En ole reaktorisuunnittelija joten en voi antaa tarkkoja ydin- ja lämpöteknisiä arvoja eikä minulla ole tarjolla edes ydinpolttoaineita. Nämä toteutuu reaktorisuunnittelun ja polttoainesopimusten mukaisesti. Myös polttoaine-elementtien mitat suunnitellaan varta vasten erikseen jokaista reaktoria varten jonka mitat voivat vaihdella. (400 MW reaktori on eri kokoa kuin 1000 MW reaktori)
Kirjoitit: "Noilla polttoaineen vaihtotaajuuksilla, rikastusasteilla ym. ei ole mitään tekemistä tämän laskun kanssa." Asia ei ole näin. Tarvittavan uraanin, plutoniumin tai toriumin määrä on riippuvainen rikastusasteesta. Tämä määrää myös kriittiseen massaan tarvittavan polttoaineen määrän. Et kai kuvittele, että luonnon uraanin jossa U-235 isotooppia olisi vain n. 1 %:n luokkaa ja asekelpoisen U-235:n 90 %:n uraanin massan määrä poltoaineessa olisi sama?
Oma osuutensa palamalla on myös reaktorin hidastimella (eli onko reaktori kevytvesi-, raskasvesi- tai grafiittihidasteinen tai hyötöreaktori) - Mistä_näitä_riittää
lue_kirjallisuutta kirjoitti:
"Kysytään kuinka paljon uraania kuluu vuodessa."
Etkö ymmärrä, kysymykseesi ei voi antaa aivan yksikäsitteistä vastausta. Kaikki on kiinni reaktorin suunnitteluarvoista. Tähän tulee mukaan ydintekniset ja lämpötekniset laskelmat ottaen huomioon myös käytettäväksi aiotun polttoaineen rikastusaste.
Reaktorit voivat olla eri kokoisia ja erityyppisiä. Ja ydinpolttoainekin voi vaihdella luonnon uraanista rikastettuun uraanin ja mox-polttoaineeseen jossa mukana on myös jo käytettyä polttoainetta sekoituksena.
Eri tyyppisissä ydinreaktoreissa polttoaineen kulutus eli palama on vaihteleva arvo.
Näistä reaktorin suunnitteluarvoista on annettu alan kirjallisuudessa tietoja. En minä voi tähän tehdä kaikkien käytössä olevien reaktorien suunnittelu- ja käyttöarvoja.
Kaiken ytimenä tietysti on fissioprosessi joka tapahtuu uraanin kriittisellä massalla ko. reaktorissa ja tähän vaikuttaa polttoaineen rikastusaste. Polttoaineella ladattu reaktori ollessaan sammutettu on alikriittinen eli fissioita ei tapahdu mutta siinä on jälkilämpöä joka tulee radioaktiivisesta hajoamisesta.
Tuotantokykyisen reaktorin toiminta tapahtuu kriittisellä alueella valvotusti.
Fissioprosessia (hallittua neutronivuota) ja muuta radioaktiivista hajoamista ei tule sekoittaa toisiinsa.
En ole reaktorisuunnittelija joten en voi antaa tarkkoja ydin- ja lämpöteknisiä arvoja eikä minulla ole tarjolla edes ydinpolttoaineita. Nämä toteutuu reaktorisuunnittelun ja polttoainesopimusten mukaisesti. Myös polttoaine-elementtien mitat suunnitellaan varta vasten erikseen jokaista reaktoria varten jonka mitat voivat vaihdella. (400 MW reaktori on eri kokoa kuin 1000 MW reaktori)
Kirjoitit: "Noilla polttoaineen vaihtotaajuuksilla, rikastusasteilla ym. ei ole mitään tekemistä tämän laskun kanssa." Asia ei ole näin. Tarvittavan uraanin, plutoniumin tai toriumin määrä on riippuvainen rikastusasteesta. Tämä määrää myös kriittiseen massaan tarvittavan polttoaineen määrän. Et kai kuvittele, että luonnon uraanin jossa U-235 isotooppia olisi vain n. 1 %:n luokkaa ja asekelpoisen U-235:n 90 %:n uraanin massan määrä poltoaineessa olisi sama?
Oma osuutensa palamalla on myös reaktorin hidastimella (eli onko reaktori kevytvesi-, raskasvesi- tai grafiittihidasteinen tai hyötöreaktori)Edelleenkin kyseessä on ydinfysiikan perusteorian yksinkertaistettu tehtävä, johon on turha kenenkään sotkea laite- ja laitosteknisiänäkökohtia, vaikka näitä sattuisi osaamaankin.
Mene pätemään muualle!
- HelppoaKunOsaa
Etkö sinä ymmärrä edes energian säilymislakia? Jos tuotetaan tietty lämpöteho, siihen tarvitaan tietty määrä fissioita aikayksikössä, sillä joka fissiossa vapautuu tietty määrä energiaa. Ja fissioiden määrästä voidaan laskea "kuluvien" uraaniatomien määrä. Noilla sinun mainitsemillasi asioilla ei ole tässä laskelmassa mitään merkitystä. Sinulla voi olla reaktoriteknistä tietämystä mutta fysikaalinen ymmärrys puuttuu täysin. Et näe metsää puilta.
- martta00
Karkeasti laskettuna näin: 800MW / 0,25 = 3200 MW on reaktorin lämpöteho. Vuodessa syntyy siten lämpöä 3200 000 000 W * 8760*3600 s = 1,00915 x 10^17 J. Toisaalta E = mc^2, joten m = 1,12 kg massaa muuttuu energiaksi.
Uraanin isotooppia U235 kuluu siten 1,12 kg vuodessa.- älä_yksinkertaista
Taisit laskea väärin, et lainkaan huomioinut reaktorifysiikkaa joka ei ole aivan sama juttu kuin teoreettinen fissio eli U-235 halkeaminen.
Palstan aloittaja kirjoitti:
" Jos kustakin uraani U-235 ytimen fissiosta vapautuu energiaa 2,0<10^2 MeV, kuinka monta kilogrammaa uraania kuluu vuodessa?"
Todellisuudessa kaikki U-235 halkeamisessa syntyneet "vapaa neutronit" eivät aiheuta jatkuvaa fissiota (uusien atomiydinten halkeamisia). Käytännössä osa vapaista neutroneista kaapataan muiden uraani-isotooppien tai muodostuviin transuraanien ytimiiin. (mm. plutoniumiin)
Käytännössä uraanipolttoaineesta vain pieni osa on U-235 isotooppia tavallisesti se prosenttiluku on n. 3-4 %:a ja luonnonuraania käyttävissä reaktoreissa se on 0.7 %:n luokkaa.
Tässäkin on siis olemassa suhde halkeavien atomiydinten ja neutronikaappausten välillä. Kaikki fissiossa syntyneet vapaat neutronit eivät "ehdi" osallistua atomiydinten halkaisuun eli jatkuvaan fissioon vaan osa kaappautuu muihin atomiytimiin joiden neutroniluku vain kasvaa ilman halkeamista. Ydinfysiikka käyttää sellaista termiä kuin "vaikutusala" ja "efektiivinen kasvutekijä".
Monen on vaikeata tajuta sitä, että kaikki radioaktiiviset isotoopit eivät kelpaa ydinpoltoaineeksi koska ne ovat tavallaan "fissiokelvottomia". Uraanista kevytvesireaktorille polttoaine kelpoisia isotooppeja ovat U-233 ja U-235. Muita kelvollisia ovat plutonium ja torium.
Toisin on ydinpommissa jossa pyritäänkin rajoittamattomaan fissioon eli räjähdykseen. Ydinreaktoreissa pyritään hallittuun fissioon jossa neutronivuo on hallinnassa "juuri ja juuri" kriittisellä rajalla. (kasvutekijä on on joko alikriittinen sammutetussa reaktorissa tai yksi (1) toimivassa reaktorissa)
Joten kaava E = MC2 ei suoraan kelpaa reaktorifysiikan laskelmiin. Se kyllä kertoo kokonaisenergian, mutta reaktoritekniikassa siitä saadaan hyödyksi VAIN OSA. Reaktoritekniikka käytännössä on lämmönsiirtymisen fysiikkaa.
Ydinfysiikan teoreettisilla ja reaktoritekniikan laskelmilla on omat alueensa.
Ydinvoimalaitoksissa EI todellakaaan vapauteta uraanin KOKO energiaa vaan käytetyssä polttoaineessakin on jäljellä vielä palamatonta ainetta. Tämä menee hukkaan ILMAN jälleenkäsittelyä. Näin se uraanin palama ei ole todellakaan hyötysuhteeltaan 100 %:ta. vain fissiokelpoiset uraani-isotoopit ottaa osaa palamaan reaktorissa, suurin osa uraanista on fisssiokelvotonta uraania. Osa muodostunesta plutoniumista on fissiokelpoista mutta suurin osa jää käytettyyn polttoaineeseen joka poistuu reaktorista polttoaineen vaihdon yhteydessä.
Hyötysuhde ei siis ole 100 %: a fissioenergian käyttötekniikassa. Kaikki vapaat neutronit eivät tule käytetyksi vaan osa menetetään neutronikaappauksessa.
- MenisiköhänNäin
Ymmärsin että tuossa ei kysytä massahävikkiä vaan fissioituvan uraanin massaa. Eli tuo vuotuinen lämpömärä jaetaan 200 MeVillä nin saadaan fissioituvien uraaniatomien määrä. Siitä sitten Avogardon ja atomipainon avulla uraanin massa. Luulisin että tulee vajaa tonni.
- ennen_kysymyksiä
Ei se noin mene. Lue oppikirjasi uudestaan. Käytäntö on aivan muuta, jos reaktorisssa polttoaineen latauksen määrä on kymmeniä tonneja uraanioksidia ja siitä vaihdetaan vuosittain n. 25-30 %:a niin ei se määrä ole tuota yhtä (1) tonnia.
Poistetussa polttoaineessakin on jäljellä palama kelpoista eli fissioituvaa materiaalia. Eli sitä polttoainetta ei ajeta suinkaan "tuhkaksi" eli nollille ei edes U-235 tai U-233 ja muodostuvan plutoniumin suhteeen.
Monet reaktorit käyttävät polttoaineena MOX-polttoainetta joka sisältää myös käytettyä polttoainetta. Rakenteilla olevan Olkiluoto-3 ilmoitetaan kykenevän käyttämään tätä MOX:ia.
Polttoainekierron hyötysuhde ei ole sama kuin reaktorien hyötysuhde.
Jos ei ymmärrä kokonaisuuksia ei pitäisi kysyäkään mitään tyhmää, eikä ainakaan antaa virheelisiä selityksiä. - MenisiköhänNäin
Lue itse oppikirjasi uudestaan. Tiedän että Olkiluodon yhden yksikön (880 MW) vuotuinen uraanilataus on noin 20 tonnia. Siinä on halkeavaa isotooppia vajaat 4 % eli enintään 800 kg. Kun polttoaine poistetaan reaktorista, on jäljellä olevan uraanin määrä noin 1 % eli uraania on fissioitunut ehkä 600 kg luokkaa. Kuitenkin osa uraanista on muuttunut plutoniumiksi ja fissioitunut joten sekin pitäisi laskea mukaan. Joka tapauksessa fissiotuneen uraanin määrä, jota tehtävässä kysytään, jää alle tonnin.
On suorastaan surkuhupaisaa että lähdet vajavaisilla tiedoillasi ylenkatseellisena neuvomaan muita. Toivon todella että et ole töissä ydinvoimalaitoksella. Ydinturvallisuuden kannalta olisi katastrofaalista jos laitoksilla on töissä tyhmiä, kokonaisuuksia ymmärtämättömiä ihmisiä! - tehon_hallinta
MenisiköhänNäin kirjoitti:
Lue itse oppikirjasi uudestaan. Tiedän että Olkiluodon yhden yksikön (880 MW) vuotuinen uraanilataus on noin 20 tonnia. Siinä on halkeavaa isotooppia vajaat 4 % eli enintään 800 kg. Kun polttoaine poistetaan reaktorista, on jäljellä olevan uraanin määrä noin 1 % eli uraania on fissioitunut ehkä 600 kg luokkaa. Kuitenkin osa uraanista on muuttunut plutoniumiksi ja fissioitunut joten sekin pitäisi laskea mukaan. Joka tapauksessa fissiotuneen uraanin määrä, jota tehtävässä kysytään, jää alle tonnin.
On suorastaan surkuhupaisaa että lähdet vajavaisilla tiedoillasi ylenkatseellisena neuvomaan muita. Toivon todella että et ole töissä ydinvoimalaitoksella. Ydinturvallisuuden kannalta olisi katastrofaalista jos laitoksilla on töissä tyhmiä, kokonaisuuksia ymmärtämättömiä ihmisiä!"Toivon todella että et ole töissä ydinvoimalaitoksella. Ydinturvallisuuden kannalta olisi katastrofaalista jos laitoksilla on töissä tyhmiä, kokonaisuuksia ymmärtämättömiä ihmisiä!"
Ydinvoimaloissa todellakin voi olla myös ymmärtämättömiä ihmisiä töissä. Lueppas siitä miksi se Tsernobylin laitos räjähti? Tarina kertoo, että siellä aloitettiin yövuorossa koe jota ei olisi pitänyt edes aloittaa sillä reaktorin toiminnan hetkellä. Se oli inhimillinen erehdys.
Toki reaktorityypilläkin oli oma osuutensa. Kevytvesihidasteiset reaktorit käyttäytyy eri tavalla kuin nämä grafiittihidasteiset RBMK-reaktorit. RBMK-reaktoreissa teho voi karata hallitsemattomaksi. Tsernobylissä ongelmaksi tuli reaktorin tehon nousu ja ylikuumentuminen joten kaikkia säätösauvoja ei saatu reaktorin sisään ja siten tehoa ei enää saatu hallintaan. Ja tästä seurasi vetykaasuräjähdys ja grafiitti ytimen palo.
Hallitsematon käyttötilanne johti täydelliseen tuhoon.
Reaktorin tehoa säädetään säätösauvoilla ja jos tämä koneisto ei toimi niin edessä on uhkaava tilanne ainakin grafiittihidasteisilla reaktoreilla. Kevytvesihidasteisilla reaktoreilla ei ole tätä samaa haitallista ominaisuutta, niissä teho ei karkaa samalla tavalla. Tehon nosto kokeiluissa voidaan epäonnistua pahemman kerran näissä Tsernobyl-tyyppisissä RBMK-reaktoreissa.
- maksakaa_laskunne
"fissioenergiasta saadaan 25 prosenttia sähkönä. Ei prosessista tarvitse muuta tietää".
Juuri tämä liiallinen yksinkertaistus vie ajatukset aivan väärään suuntaan. Todellisuudessa fissioenergian hyötykäyttö vaatii laajoja tietoja.
Fysikaalisesti fissio merkitsee atomin ytimien halkeamista ja käytännössä rajoittamaton fissio merkitsee räjähdystä. Tämän sovellus on fissiopommi (atomipommi)
Mutta jos hyötykäyttö ajatukseen otetaan mukaan sähkön tuotanto niin tilanne muuttuu täysin toisenlaiseksi. Mukaan tulee reaktorin suunnittelu ja muut höyryvoimalaitoksen suunnitteluprosessit omine laskenta-arvoineen.
Meillä ei ole mitään tapaa muuttaa fissioenergiaa suoraan sähköksi. Tämä sähköksi muuttaminen on tehtävä voimalaitostekniikoilla.
Einsteinin kaava (E = MC2) kertoo vain energian kokonaismäärän kuten jo on sanottukin. Ydinvoimaloissa tästä saadaan käyttöön vain pieni OSA kuten on jo sanottu.
Kyllä tässä tulee eteen tilanne jossa prosesseja on ymmärrettävä laajemminkin. Totta on sekin ettei kaikkien tarvitse olla ydinfyysikkoja toimiessaan ydinvoima-alalla.
Se, että vesi höyrystyy lämmön vaikutuksesta ja pyörittää höyryturbiinia on ihan tavallista höyryvoimatekniikkaa, ei ydinvoimalaitos tuo tässä ihmeellisiä muutoksia. Pääarvoja ovat edelleen syntynyt lämpöteho, veden lämpöominaisuudet vetenä ja höyrynä ja sähkön brutto- ja nettotehot. Näistä se hyötysuhde muodostuu.
Käytännön ydinvoimaloissa hyötysuhteet vaihtelee paljonkin riippuen laitoskonstruktiosta ja käynnin ja seisokkien välisestä suhteesta.
Mitä pitempi on täyden tehon ajoaika sitä parempi on myös hyötysuhde. Kaikki osateholla ajettu aika ja seisokkiajat vähentää hyötysuhdetta.
Nämä laitoskustannukset näkyy kyllä sähkön hinnoittelusssa.- Mistä_näitä_riittää
Ja jankun jankun...
- pysy_hereillä
Mistä_näitä_riittää kirjoitti:
Ja jankun jankun...
Miksi kysytään typeriä? Jos ei ymmärrä jotakin asiaa niin mikä estää selvittämästä asiaa itselle?
Näiden palstojen kyselijöillä on useimmin tiedon ja ymmärryksen puute, kertonee siitä, että koulun tunneilla ollaan nukuttu. Jos olisi edes hetken aikaa hereillä niin voisi ymmärtää mitä se opettaja pölisee.
Ei ne perusasiat ole niin vaikeita.
- ydinvoimaa
Wikipedia kertoo seuraavaa lyhenenttynä
"Luonnossa esiintyvä uraani koostuu pääosin kahdesta isotoopista, jotka ovat, stabiilimpi ja huomattavasti yleisempi U-238, n. 99,27% ja epästabiilimpi ja huomattavasti harvinaisempi U-235, n. 0,72%. Vain luonnossa esintyvän uraanin U-235 isotooppi soveltuu perinteiseen kevytvesireaktorin fissiiliksi ydinpolttoaineeksi. U-238:aa jää runsaasti rikastettuunkin ydinpolttoaineeseen jopa 97%, mutta se ei pääosin osallistu fissioon ja EI siten TUOTA energiaa perinteisessä kevytvesiydinreaktorissa. Polttoaine luokitellaan käytetyksi, kun sen isotooppinen rikastusaste on laskenut kevytvesireaktorissa luonnolliseen 0,72% tasolle, eli kun polttoaineessa olevan U-235 osuus on 0,72% kaikesta uraanista. Koska U-238 ei pääosin osallistu fissioon, polttoaineen massasta "häviää" (fissioituu tytärnuklideiksi ja energiaksi) vain erittäin pieni osa, alle 0,1% ydinpolttoaineesta (eli noin 2-3%-yks. sen sisältämästä uraanista). Käytetyn polttoaineen massa on lähes sama kuin käyttämättömän, mikä tekee ydinreaktorin polttoainehyötysuhteesta massaan suhteutettuna erittäin huonon."
U-238 ei osallistu energian tuotantoon kevytvesireaktoreissa. Kun rikastetun eli väkevöidyn latauspolttoaineen U-235 pitoisuus laskee luonnon uraanin tasolle siis 0,72 %:n se "ei enää kelpaa" kevytvesireaktorin polttoaineeksi. Tämä on niille käytettyä polttoainetta jota ei enää voi käyttää ilman jatko jälleenkäsittelyä. (uudelleen rikastusta ja sekoittamista MOX-polttoaineeksi)
Raskasvesireaktorit, kaasujäähdytteiset reaktorit ja hyötöreaktorit kykenee polttamaan suoraan myös luonnon uraania jossa U-235 pitoisuus on tuota 0.72 %:n luokkaa.
Tämä tekninen ero on huomioitava. Selventääkö tämä mitään? - ymmärrys_tuli
"En nyt ymmärrä ollenkaan mistä tässä edes pitäisi lähteä liikkeelle."
Hyvä alku olisi lukutaidon kehittämisessä. Kun tämä on opittu sitten voikin ryhtyä lukemaan fysiikan kirjoja.
Ydinfysiikasta ja voimalaitostekniikoista on julkaistu monia kirjoja. Eikä tämä tule edes kalliksi jos käyttää kirjastojen palveluita.
Usein kuulee sanonnan "tyvestä puuhun noustaan" näin tapahtuu myös fysiikan opiskelussa, ensin ne kunnon alkutiedot ja sitten jatko sujuukin vallan mukavasti.
Heti ensimmäisenä ei kannata ryhtyä harrastamaan ydinfysikaalisia laskelmia.
Ja eikä kannata sulkea pois sitä mahdollisuutta, että saisi itse työskennellä ydinvoiman parissa.
Rekrytointia alalle ei kannata siis kokonaan vältellä. Kyllä se ymmärrys kasvaa tämän myötä, näin se kasvoi minullekin silloin työuran alussa. - kyllä_tietoa_saa
"vuotuinen lämpömäärä jaetaan 200 MeVillä nin saadaan fissioituvien uraaniatomien määrä. Siitä sitten Avogardon ja atomipainon avulla uraanin massa."
Ei se noin mene. Unohdit kokonaan lämpöhäviöt. Ydinreaktorin tuottamaa koko lämpömäärää ei saada muutettua kokonaan sähköenergiaksi.
Eikä ydinvoimalaitoksen sähkögeneraattorikaan anna 100 %:sta hyötöysuhdetta koska senkin lämpiäminen aiheuttaa lämpöhäviöitä. Ne suuret turbogeneraattorit ovat useimmin vetykaasu / vesijäähdytteisiä.
Hanki enemmän tietoa reaktorisuunnittelusta. Yksi hyvä tietolähde olisi Tekniikan Käsikirja sarjan 4. osa jossa on osio "Ydinvoima". (alkaa sivulta 325).
Sen kaksi lukukappaletta, ovat hyvä tietolähde:
1. Reaktorin ydinfysikaalinen suunnittelu
2. Reaktorin lämpöteknillinen suunnittelu - VoiPyhäTyperyys
Täällä taitaa yksi konemestari viisastella ja yrittää ydinvoimalaitostekniikkaa tuohon yksinkertaiseen matemaattiseen tehtävään liittyen. Varmaan jokaisella työpaikalla on tuollaisia henkilöitä jotka eivät oivalla olennaisuuksia vaan tuovat esiin kaikenlaisia itse asian kannalta vähäpätöisiä yksityiskohtia. Toivon todella ettei tuo konemestari ole töissä ydinvoimalaitoksella; siellä tarvitaan olennaisuuksien ymmärtämistä.
- se_konemestari
"Toivon todella ettei tuo konemestari ole töissä ydinvoimalaitoksella; siellä tarvitaan olennaisuuksien ymmärtämistä.
Juuri tuon takia viitasinkin Tekniikan Käsikirjan 4. osaan. Katsos kun ydinvoimalan ydinfysikaalinen ja lämpöteknillinen suunnittleu ei kuulukaan konemestarien työhön.
Tiedoksi tyhmille: konemestarien ominta työtä on laitoksen käyttötekniikan puoliset työt. Kyllä "olennaisuuksien ymmärtämiseen" kuulu työtehtävien erottelu, toiset suunnittelee ydinvoimaloita, toiset rakentaa ydinvoimaloita ja TOISET KÄYTTÄÄ ydinvoimaloiden laitteita.
"Olennaisuuksien ymmärtämiseen" kuuluu pysyttäytyä oman osaamisensa parissa.
Ei käyttöinsinöörin, käyttöteknikon tai komemestarin tarvitse tietää aivan kaikkea ydinfysiikasta, riittää, että tajuaa miten laitos toimii ja miten sitä on hoidettava oman työajan puitteissa.
Käyttötekniikka on eri ammattialojen ryhmätyötä.
Täyttä totta on se, että en ole ydinfysiikan tai lämpötekniikan reaktorisuunnittelija, nämä alueet kuuluu toisille ammattikunnille.
Enhän EDES ole sanonut olevani ydinvoimalassa työssäkään, kyllä MUUNKIN voimalaitoksen komemestari voi tuntea sen verran ydinvoimalaitosten toimintaa.
Ei se höyrytekniikka niin erilaista ole.
Höyryturbiini on höyryturbiini muissakin voimalaitoksissa. Eikä tämä oletus ole suinkaan väärä.
- HelppoaKunOsaa
Lasketaan nyt vielä lopuksi tuo tehtävä niin kuin se on ilmeisesti tarkoitettu laskettavaksi.
800MW / 0,25 = 3200 MW on reaktorin keskimääräinen lämpöteho (Suomessa on huoltoseisokki kerran vuodessa joten tuo 800 MW on käsitettävä käyttökertoimella kerrotuksi sähkötehoksi).
Vuodessa syntyy lämpöä 3200 000 000 W * 8760*3600 s = 1,0*exp(17) J.
Yhdessä fissiossa vapautuu energiaa 200*1,6*exp(-13) J = 3,2*exp(-11) J.
Fissioiden määrä vuodessa on siis 3,1*exp(27)
Uraania "kuluu" 3,1*exp(27)*0,235/6*exp(23) kg = 1200 kg.
Reaktorin teho vastaa Olkiluodon yhtä käytössä olevaa reaktoria mutta hyötysuhde on paljon huonompi. Siten Olkiluodon reaktorissa kuluu uraania alle 1000 kg vuodessa.
Ja saivartelijalle tiedoksi. Reaktorilaitos käyttää itse tehoa parikymmentä MW joka on pois verkkoon syötettävästä tehosta. Lämpöhäviöitä tietysti syntyy mutta ne on otettu huomioon sähkö/lämpöteho hyötysuhteessa. Toivottavasti lopetat saivartelija typerän jankkaamisesi.- tosi_saivartelija
Ei se ole saivartelua jos huomioi erikseen ydinreaktorin hyötysuhteen ja turbiinilaitoksen hyötysuhteen.
Molemmissa vaikuttaa samat lämpöfysikaaliset tekijät eli lämmönsiirto ominaisuudet.
Kevytvesireaktorissa polttoaineessa syntynyt lämpö kulkeutuu ensin polttoainesauvan suojakuoren läpi ja siitä edelleen veteen. Ja nyt eroa tulee siitäkin, että kiehutusvesireaktori tuottaa suoraan höyryä turbiinille ja painevesireaktorissa tämä turbiinin käyttämä höyry kehitetään erillisessä höyryn kehittimessä eli lämmönsiirto pintoja tulee enemmän. Painevesireaktorijärjestelmässä reaktorin ja turbiinin vesi- ja vesihöyryjärjestelmät ovat erotettu toisistaan.
Kaikki lämmönsiirto pinnat vaikuttaa asiaan. Onko tämä muka saivartelua?
Ehkä oletat ydinvoimalaitosten olevan häviöttömiä lämmönsiirron suhteen? - HelppoaKunOsaa
Nyt oli kyseessä laskutehtävä eikä esseen kirjoittaminen ydinvoimalaitoksesta tai sen hyötysuhteesta. Tehtävässä oli annettu vain kokonaishyötysuhde joka käsittää reaktorilaitoksen, turbiinilaitoksen ja lämpöhäviöt piipun kautta. Eli mene jollekin toiselle foorumille esitelmöimään. laskelman kannalta mainitsemasi asiat eivät ole olennaisia.
- martta00
"HelppoaKunOsaa":n ratkaisu tuossa yllä 6.12. klo 10:54 on se oikea vastaus. Jokseenkin kaikki muut (omani mukaan lukien) ovat hölynpölyä.
- JA51
"Ydinfissiosta vapautuvasta energiasta 25% saadaan sähköenergiaksi."
Nyt tehtävän annossa on ilmoitettu, että prosessin häviöt ovat 75%. Joten ennen kuin rupeatte viisastelemaan, niin teidän pitäisi ensiksi miettiä sitä, mistä se kyseinen 75% oikein tulee.
Näin äkkiseltään noin 65% tulee höyryvoimaan liittyvistä asioista ja 10% ydinfysiikkaan liittyvistä asioista.
Joten... . Mitä jää jäljelle? Jos jostain asiasta kannattaa huomauttaa niin mistä?
Suuntaa antava esimerkki:
Niin kuin aikaisemmissa viesteissä mainittu höyryvoimakoneen hyötysuhde on noin 35%.
Mitä ydinfysiikkaan tulee niin U-235:n fission ja neutronikaappauksen suhde termisellä alueella on noin 1:6 ja U-235:n fission suhde U-238:n neutronikaappaukseen on noin 1:220 termisellä alueella. Joten, jos polttoaineen koostumus on 96% U-238 ja 4% U235. Niin neutronikaappaukseen ja fissioon liittyvä hyötysuhde on noin 78%.
Mikä tarkoittaa sitä, että hyötysuhde on karkeasti 0,35*0,78=0,27. Eli karkeasti 65% hyöryvoimaan ja noin 8% ydinfysiikkaan.- martta00
höpsistä...
Alhainen sähköntuotannon hyötysuhde johtuu vain ja ainoastaan siitä, että ydinvoimaloiden tuottama tuorehöyry korkeapaineturbiineille on kylläistä höyryä eikä tulistettua niinkuin perinteisissä höyryvoimaloissa. Tulistusta toki on ennen matalapaineturbiinia, mutta ei muutoin. - martta00
lisäksi tuorehöyryn painetaso on toimintaperiaatteesta johtuen matalahko
- HelppoaKunOsaa
Mitähän JA51 yrittää selittää. Niin kuin tehtävänannossa kerrotaan, yhdessä fissiossa vapautuu energiaa 200 MeV. Tuo lukuarvo jo kertoo että lukema ei ole kovin tarkka, riippuu mm. siitä mitä fissiotuotteita syntyy ja onko kyseessä uraanin vai plutoniumin fissio. Tuosta fissioenergiasta noin 83 % menee fissiotuotteiden liike-energiaksi eli välittömästi lämpöenergiaksi. Myös vapautuva alkusäteily muuttuu lähes kokonaan lämpöenergiaksi joko reaktorisydämessä tai sitä ympäröivässä vedessä. Fissiossa vapautuu keskimäärin kolme neutronia jotka termisissä reaktoreissa ensin hidastuvat eli menettävät vedelle lähes kaiken energiansa. Niistä yksi jatkaa fissioketjureaktiota ja kaksi joko vuotaa reaktorisydämestä tai kaappautuu siellä oleviin materiaaleihin. Syntyvä viritystila purkautuu yleensä nopeasti jolloin energia muuttuu lämmöksi. Myös pitempi-ikäiset viritystilat purkautuvat lähes kokonaan reaktorisydämessä koska polttoaine on reaktorissa 3-5 vuotta. Käytetyssä polttoaineessa jäljellä oleva säteilyenergiamäärä on erittäin vähäinen verrattuna polttoaineen luovuttamaan polttoaineen energiaan (ei nyt oteta huomioon luonnonuraanin säteilyenergiaa eikä sekoiteta jäljellä olevaan fissiopotentiaaliin). Siten tuo ydinfysikaalinen hyötysuhde ei ole olennainen seikka, kun laskelma tehdään likimääräisluvulla 200 MeV.
Ja kuten jo edellä on todettu, tuo 25 % hyötysuhde on virheellinen jos kyseessä on moderni ydinreaktori. 35 % on lähempänä käytäntöä. - JA51
Niin kuin mä sanoin kannattaisi miettiä mistä se 75% tulee ennen kuin alkaa viisastelemaan.
Kysymyshän on siitä miten paljon uraania kuluu, ei siitä miten se kuluu.
Nyt siis jos yksinkertainen laskutoimitus antaa uraanin kulumaksi 1200kg.
Niin,
Onko kuluma 1200kg, josta U-235 fissioon 1200kg, U-235 neutronikaappaukseen 0kg ja U-238 neutronikaappaukseen 0kg.
Vai,
Onko kuluma 1200kg, josta U-235 fissioon 940kg, U-235 neutronikaappaukseen 157kg ja U-238 neutronikaappaukseen 103kg.
Vai,
Onko kuluma 1200kg, josta U-235 fissioon 600kg ja U-235/U-238 neutronikaappaukseen 600kg.
Vai jotain muuta?
Nyt siis 25% hyötysuhde viittaa siihen, että hyötysuhteessa on otettu jo huomioon se, että sitä uraania kuluu muuhunkin kuin fissioon. Ja se viittaa siihen, että on otettu mukaan ydinjätteen radioaktiivisuus ja jne. Jotenka niitä ei kannata ruveta laskeskelemaan, koska ne on otettu jo huomioon alkuarvoissa. - HelppoaKunOsaa
Olkiluoto-1:n ja Olkiluoto-2:n reaktoreiden sähkötehot ovat 880 MW kumpikin. Kun oletetaan että laitos toimii 90 % käyttökertoimella, on vuoden keskiteho noin 800 MW eli sama kuin tehtävässä. Olkiluodon laitosyksiköiden lämpötehot ovat 2500 MW (nämä tiedot voi tarkistaa wikipediasta). 880/2500=35,2 % eli laitoksen sähkö/lämpöhyötysuhde on selvästi korkeampi kuin tehtävässä oletettu 25 %. Käytännössä se merkitsisi että laitos toimisi selvästi alemmassa paineessa/lämpötilassa kuin moderni ydinvoimalaitos. Sillä ei ole mitään tekemistä "ydinfysikaalisen hyötysuhteen" kanssa.
Tuolla aiemmin jo selitin että se osa fissioista vapautuvasta energiasta joka vakioteholla ajettaessa sitoutuu muualle kuin jäähdytysveteen on varsin marginaalista. En viitsi mennä enää siihen.
Sitten on tuo ilmaus, kuinka paljon "uraania kuluu", joka on huono ilmaus mutta johtuu siitä että tehtävä on kai lukiotasoinen ja siellä on opetettu vain pääpiirteet. Parempi ilmaus olisi, kuinka paljon uraania tai muuta halkeavaa ainetta fissioituu. Tämä siksi että huomattava osa fissioenergiasta tulee plutoniumin, pääasiassa Pu-239:n fissioista. Mutta silloin pitäisi tietää tuo osuus ja siksi asiaa on yksinkertaistettu. Eli tehtävässä on yksinkertaisuuden vuoksi oletettu että kaikki fissioenergia tulee U-235:stä.- martta00
"tehtävä on kai lukiotasoinen ja siellä on opetettu vain pääpiirteet"
Lähes vastaava tehtävä oli vuoden 1981 Helsingin yliopiston fysiikan valintakoetehtävänä. Vain teho ja hyötysuhde oli erilainen.
- martta00
"huomattava osa fissioenergiasta tulee plutoniumin, pääasiassa Pu-239:n fissioista"
ei tule- huomaa_tämä
Vastasit liian yksinkertaisesti. Plutoniumin palama (Pu-239) reaktorissa riippuu reaktorityppistä. Kevytvesireaktoreissa syntyvä plutonium jää suurimmaksi osaksi polttoaineeseen ja polttoainevaihdon myötä se poistuu reaktorista. Ja käytettyyn polttoaineeseen jää vielä palamatonta uraania, U-235:kin.
Kevytvesireaktori ei todellakaan polta kaikkea fissiokelpoista materiaalia. Tämä tulee suoraan ydinfysiikasta, vapaat neutronit osallistuvat atomiydinten "halkaisuun" eli fissioon ja osa vapaista neutroneista kaappautuu muihin atomiytimiin (absorboituu) muodostaen isotooppeja.
Tässä yhteydessä voisi ajatella sitä todennäköisyyttä mikä on vapaan neutronin "elinikä" atomiytimen ulkopuolella. - HelppoaKunOsaa
Palamajakson lopulla jopa puolet fissioenergiasta tulee plutoniumista. Jos otetaan vaikkapa Olkiluodon polttoaine, palama 50 MWd/kg, on siinä plutoniumia noin 8 kg/tU eli liki yhtä paljon kuin uraani-235:ä jäljellä ja plutonium-239:n fission vaikutusala on selvästi suurempi kuin uraani-235:n. (http://www.posiva.fi/tietopankki/tyoraportit?xm_col_report_year=2005&xm_col_language=&cd_order=col_report_number&xm_freetext=&cd_offset=0&cd_offset=0#.VmUsuNGhfIU, työraportti 2005-71).
Ei se terminen reaktori tietenkään polta kaikkea fissiokelpoista materiaalia. Myös uraani-238 on fissiokelpoinen materiaali (fissionable) vaikkakaan ei ole fissiili (fissile); fissiiliksi se tulee vasta hyötämisen kautta. Eli noin 96 % käytetystä polttoaineesta on fissiokelpoista. Mutta tehtävässä kysyttiinkin kuluvan fissiilin aineen määrää.
- mitä_yritit
Lukutaitoisille:
"Fissiossa käytetyt polttoaineet
Sähköntuotannossa käytetään uraanin isotooppia 235U, koska se on AINOA luonnossa esiintyvä isotooppi, jolla saadaan aikaan fissioiden ketjureaktio termisillä neutroneilla. Fissiokelpoista 235U-isotooppia esiintyy luonnon uraanissa ainoastaan 0,7 %; loput ovat 238U-isotooppia. Fissiossa voidaan käyttää MYÖS muita uraanin keinotekoisia isotooppeja, kuten 239U ja myös plutoniumin keinotekoisia isotooppeja, kuten 239Pu ja 235Pu." (Wikipedia)
Kevytvesireaktori on termisiä neutroneja hyödyntävä reaktorityyppi.
Reaktorityyppejä on kolmenlaisia:
1. Termiset reaktorit (mm. painevesi- ja kiehutusvesi reaktorit)
2. Konvertterireaktorit (mm. raskasvesireaktorit, HTGR, Dragon, seedblanket-reaktorit ym.)
3. Hyötöreaktorit
Selvittäkää ensin minkä tyyppisen ydinvoimalan reaktorin hyötysuhteesta aiotte puhua. Tähän vaikuttaa eri reaktorityyppien erilainen reaktorifysiikka.
Ei nämä mene ihan 1:1 putkeen. Aloittajan olisi pitänyt määritellä mistä "voimalaitoksesta" puhuu. Miksi näitä erilaisia rakenneratkaisuja on suunniteltu?
Suora lainaus aloittajan tekstistä:
"Voimalan teho on 8,0x10^8 W. Jos kustakin uraani U-235 ytimen fissiosta vapautuu..".
Niin mikä olikaan VOIMALAN rakennetyyppi? "Olennaisuuksien ymmärtämiseen" kuuluu myös se, että tietää mistä AIKOO puhua ja kirjoittaa.
Tehtävän määrittely oli liian epätarkka. - debiili
Älkää surko, kyllä näitä ydinvoimaan liittyviä virhelaskelmia tekee myös alan asiantuntijatkin.
Esimerkkinä vain nämä kaksi ruotsalaista ydinvoima projektia. Marviken ja Ågesta. Menemättä yksityiskohtiin sanon vain Marvikenin projektista sen, että se keskeytettiin melko pian ja se muutetiin öljyä polttavaksi laitokseksi. No niin, nyt se kokonaan purettu. Se on historiaa. Muuten, suomalainen Tampella rakensi tähän ydinvoimalaitokseen polttoaineen vaihtokoneiston.
Ågestan luonnon uraania polttava laitos suljettiin v. 1974.
Molemmat suunniteltiin plutoniumia tuottaviksi reaktoreiksi Ruotsin omaa "ydinpommi" projektia varten.
Ei nämä ydinvoima projektit ja laskelmat aina onnistu edes tieteen, tekniikan, talouden ja politiikan asiantuntijoiltakaan. Ei sitä onnistumista voi odottaa sitten alan ulkopuolella olevilta maallikoiltakaan.
Toki asian harrastamista saa harrastella vaikka ei olisi asiantuntija. Harjoittelu kyllä voi kehittää laskemistaitoa kunhan perusteet on hallussa. - HelppoaKunOsaa
Kyllä se Marviken rakennettiin loppuun asti. Ongelmana oli vaan ns. reaktiivisuuden positiivinen takaisinkytkentä mikä oli vaivasi myös Tshernobylin reaktoreita. Siksi Marvikenia ei koskaan uskallettu ottaa käyttöön. Kyllä se oli tarkoitettu ensisijaisesti energiantuotantoon mutta olisi tuottanut tehokkaasti myös ydinaseplutoniumia jos se olisi osoittautunut tarpeelliseksi. Marvikenin turbiinilaitosta käytettiin öljylaitoksen osana ja reaktorilaitosta käytettiin ydinturvallisuustutkimuksiin. Marvikenin jälkeen Asea-Atom suuntautui kevytvesireaktoreihin ja rakensi mm. Olkiluodon reaktorit. Ruotsin ydinaseohjelma lopetettiin 70-luvun alussa. Ågesta käsittääkseni toimi niin kuin pitikin.
Tuohon tehtävään; se on ollut muistaakseni myös ylioppilaskirjoituksissa mutta en ole varma onko se formuloitu juuri tuolla tavalla. Ja se lasketaan niin kuin yllä on esitetty, saivartelut hyötysuhteesta ym seikoista ovat turhia. Merkittävin yksinkertaistus on tuo plutoniumin osuuden huomiotta jättäminen fissioissa eli tehtävässä pitäisi formuloida: ...olettaen että kaikki fissioenergia tulee uraani-235 fissioista. Ne jotka muuta väittävät eivät ymmärrä mikä on olennaista. - tosi_saivartelija
"RBMK-reaktorissa on tietyillä tehoalueilla niin sanottu positiivinen aukkokerroin. Tämä tarkoittaa sitä, että reaktorissa kiertävän veden tiheyden laskiessa lämpölaajenemisen tai kiehumisen takia reaktorin teho pyrkii kasvamaan. Tämä mahdollisti hallitsemattoman tehopiikin, joka oli onnettomuuden suoranainen fysikaalinen syy. Kevytvesireaktorit ovat fysikaalisilta ominaisuuksiltaan sellaisia, että aukkokerroin on kaikilla tehoalueilla aina negatiivinen. Nopeat tehopiikit eivät ole mahdollisia, koska veden lämpölaajeneminen vaimentaa reaktiota.
RBMK-reaktorin säätösauvakoneistossa oli suunnitteluvirhe: sauvojen laskeminen reaktoriin tapahtui hitaasti ja kesti nopeimmillaankin 18–20 sekuntia, joten tehoa korjaavat toimenpiteet vaikuttivat viiveellä. Lisäksi sauvojen kärjissä oli grafiittia, mikä johti siihen, että sauvojen työntäminen reaktoriin ensin kiihdytti reaktoria. Kevytvesireaktorien säätösauvat on suunniteltu nopeaan pikapysäytykseen. Säätösauvojen vähäinenkin työntäminen reaktoriin riittää vaimentamaan reaktiota."
(Wikipedia)
Tämä nyt vaan tiedoksi näille laskennan harrastajille. Tottahan toki hyvä ja osaava laskija huomioi eri reaktorityyppien erot laskiessaan fissioita.
Lasketteko reaktorin osatehon vai täyden tehon vaikutusta hyötysuhteeseen? Miten mahdolliset tehopiikit tai tehonmuutokset vaikuttaa?
Reaktoriturvallisuudessa on tietyt lämpötila- ja paineen muutos raja-arvonsa käytön aikana. Ja nämä vaikuttaa suoraan "lämpötalouteen" eli hyötysuhde ei pysy käytön aikana vakiona.
Kokonaisuutena tulee lopuksi vuositason hyötysuhde eroamaan hetkittäisestä hyötysuhteesta. (tunti- ja vuorokausi hyötysuhde).
No niin, onhan tämä todellisuus silkkaa saivartelua monen mielestä. Moni uskoo edelleen vain yhteen ainoaan laskelmaan.- HelppoaKunOsaa
Sulla menee sekaisin hyötysuhde ja käyttökerroin. Hyötysuhde on hetkellinen, kun toimitaan täydellä teholla, mikä on tuotettavan sähkötehon suhde reaktorissa kehittyvään lämpötehoon. Siihen vaikuttaa mm. meriveden lämpötila, talvella hyötysuhde on parempi kuin kesällä.
Käyttökerroin puolestaan kertoo kuinka paljon laitos tuottaa energiaa siihen verrattuna mitä se voisi tuottaa toimiessaan täydellä teholla.
Ja kyllä pitäisi ymmärtää että tuossa laskelmassa lähtökohtana on ideaalitilanne jossa oletetaan vakioarvoiset parametrit. Noilla saivarteluillasi kykenemättä laskelman tekemiseen saisit tehtävästä 0 pistettä. Esseet ovat erikseen. - palkanmaksu_jatkuu
HelppoaKunOsaa kirjoitti:
Sulla menee sekaisin hyötysuhde ja käyttökerroin. Hyötysuhde on hetkellinen, kun toimitaan täydellä teholla, mikä on tuotettavan sähkötehon suhde reaktorissa kehittyvään lämpötehoon. Siihen vaikuttaa mm. meriveden lämpötila, talvella hyötysuhde on parempi kuin kesällä.
Käyttökerroin puolestaan kertoo kuinka paljon laitos tuottaa energiaa siihen verrattuna mitä se voisi tuottaa toimiessaan täydellä teholla.
Ja kyllä pitäisi ymmärtää että tuossa laskelmassa lähtökohtana on ideaalitilanne jossa oletetaan vakioarvoiset parametrit. Noilla saivarteluillasi kykenemättä laskelman tekemiseen saisit tehtävästä 0 pistettä. Esseet ovat erikseen."Ja kyllä pitäisi ymmärtää että tuossa laskelmassa lähtökohtana on ideaalitilanne jossa oletetaan vakioarvoiset parametrit."
Joopa joo. Mielestäsi siis voimalaitoksia ajetaan aina ideaalisilla arvoilla (suunnitteluarvoilla). Teoriassa näin pitäisikin tehdä, mutta käytäntö ei aina saavuta ideaalista tilannetta ei ainkaan koko vuoden käyttöajaksi.
Kuinka luulet voivasi säätää meriveden lämpötilaa so. turbiinin lauhduttimen meriveden lämpötilaa? Ja joka tapauksessa kaikki alas- ja ylösajo ajat vaikuttaa samoin kuin muutkin tehomuutokset vaikuttaa kokonaishyötysuhteeseen. (siis lämpöopilliseen hyötysuhteeseen)
Käyttökerroin liittyy enemmäkin laitoksen käyntiajan ja seisonta-ajan suhteeseen eli mitä korkeampi on käyntiaika vuoden tunneissa sitä korkeampi on myös laitoksen käyttöaste. Käyntiaikaan liittyy myös alas- ja ylösajat samoinkuin täyden tehon ja mahdolliset osatehon ajoajat. (tämä on sitä laitoksen taloudellista hyötysuhdetta, seisova laitos ei tuota energiaa.) Käynnissä olevalla laitoksella maksetaan ne käyttö- ja ylläpito ja hallintokustannukset plus investointikustannus.
Pidät toki tätä saivarteluna, mutta minusta ainakin käyttötekniikassa pitää erottaa lämpöopillinen hyötysuhde taloudellisesta hyötysuhteesta (käyttökertoimesta). Lämpöopilliseen hyötysuhteeseen vaikuttaa myös lämmönsiirtopintojen likaantuminen josta tulee lisähäviöitä. Näin merkitystä on myös laitoksen vedenkäsittelytekniikan (näin ainakin turbiinipuolen lämmönvaihtimissa) hallinnalla.
Kyllä tässä kokonaisuuden tajuaminen on se merkittävin tekijä vaikka se monista on pelkkää saivartelua. Eipä ainakaan oma työnantajani ole valitellut siitä, että olen ajanut konventionaalista höyryvoimalaitosta epätaloudellisesti. Kyllä ne vuororaportit ovat kelvanneet eikä lopputiliä ole tiedossa osaamattomuden vuoksi. Vuororaportit eivät ole esseitä. - HelppoaKunOsaa
Itse asiassa sinä oli se joka sotki hyötysuhteen ja käyttökertoimen.
"Millä luulet voivasi säätää meriveden lämpötilaa?" Etkö ymmärrä sen vertaa että luonto säätää sitä; kesällä 20 astetta ja talvella 0 astetta. Ydinvoimalan käyttäjän puolesta saisi olla aina 0 astetta.
TVOn voimalaitosten teho näkyy TVOn nettisivuilta. Tänään Olkiluoto-1:llä 887 MW ja Olkiluoto-2:lla 893 MW. Yleensä nuo on aika vakioita silloin kun ei ole mitään ongelmia. Nyt suurimmillaan koska merivesi on kylmää.
Käyttökertoimeen vaikuttaa merkittävimmin noin kolmen viikon pituinen vuosihuolto. Sen lisäksi saattaa olla joku odottamaton korjausseisokki vuoden mittaan.
Kyllä minä tajuan kokonaisuudet ja sen lisäksi olennaisuudetkin, toisin kuin sinä. Ihan koulutukseni ja kokemukseni perusteella.
- potkitaan_saivaria
Wikipedia mainitsee seuraavaakin:
"Nykyään uraanin pääasiallinen käyttökohde on ydinpolttoaineena ydinvoimaloissa. Kun neutroni osuu U-235 nuklidiin voi tietyllä todennäköisyydellä tapahtua fissio, jossa vapautuu energiaa. Tytärnuklidien ja vapautuvien neutronien kineettinen energia sekä muiden mm. tytärnuklidien hajoamisenergiat siirtyy ensiöpiirin veteen, joka ohjataan lämmönvaihtiimeen. "
Miten nämä palastan laksijat ovat ottaneet huomioon tämän kineettisen energian ja tytärnuklidien hajoamisenergiat jota synnyttävät myös lämpöenergiaa?
Fissio eli atomin ytimen hajoamisprosessi taitaa olla fysikaalisesti monimutkaisempi ilmiö kuin palstan laskenta-asiantuntijat edes ymmärtää.
Jos yritätte esittää tarkkoja laskelmia niin esittäkää sitten koko kokonaisuus lämmönsiirtohäviöineen. (mukaan lukien polttoainesauvan suojakuoren vaikutus).
Se lämpöhän syntyy polttoainesauvan suojakuoren sisällä jossa ne uraanioksiditabletit ovat. Esittäkää myös polttoaine-elementtien välitilan vedenkierron vaikutus ja jäähdyttävän veden paineen ja virtausnopeuden vaikutus.
(näin siis kevytvesireaktoreissa)
Tästähän se reaktorin "hyötylämpö" muodostuu: sisään ja ulosvirtaavasta vedestä painevesireaktorissa (ja ulosvirtaavasta höyrystä kiehutusvesireaktorissa).
Tämä vesi (höyry) ottaa vastaan fissioprosessin synnyttämän lämpöenergian rajapintana on se polttoainesauvojen suojakuori. (polttoaine/vesi rajapinta)
Vajaista tai vääristä laskelmista ei ole kellekään mitään iloa eikä hyötyä. - JA51
Niin tän asian voi sanoa myös toista kautta:
Fissiossa vapautuu keskimäärin 2,5 neutronia, niistä tasan 1 kuluu uuden fission tuottamiseen ja siten ketjureaktion ylläpitämiseen. Nyt siis jäljelle jää 1,5 neutronia ja kysymys kuuluu mihin se kuluu.
Esimerkki:
Karkea arvio:
1 neutroni kuluu U-235 fissioon.
1,5 neutronia kuluu U-235 ja U-238 neutronikaappaukseen.
Joten jos fission kautta kuluu uraania 1000kg niin silloin neutronikaappauksen kautta kuluu 1500kg uraania. Täten kulutetusta uraanista 1000kg/2500kg*100=40% kuluu fission kautta. Jos lämpövoimakoneen jne. hyötysuhde on 35%. Niin silloin kokonaishyötysuhde on 0,4*0,35=14%.
Arvioidaan lisää:
1 neutroni kuluu U-235 fissioon.
1 neutronia kuluu U-235 ja U-238 neutronikaappaukseen.
0,5 neutronia kuluu säätösauvoihin, jäähdyttimeen jne.
Tällöin kokonaishyötysuhde on (1000kg/2000kg*100)*0,35=17,5%.
Ja vielä lisää:
1 neutroni kuluu U-235, Pu-239 ja jne. fissioon.
1 neutronia kuluu U-235, U-238 Pu-239, Pu-240, Pu-241 ja jne. neutronikaappaukseen. Eli sama atomi kuluttaa enemmän kuin 1:n neutronin neutronikaappauksen kautta.
0,5 neutronia kuluu säätösauvoihin, jäähdyttimeen jne.
Tällöin kokonaishyötysuhteen arvio: (1000kg/1800kg*100)*0,35=19,4%.
Ja lisää:
Otetaan huomioon se, että ydinreaktorin tehosta noin 7% tulee ydinjätteen radioaktiivisuudesta eli ei fissiosta.
Tällöin arvio kokonaishyötysuhteelle: (1000kg/1800kg*100)*0,35/0,93=21%.
Ja otetaan lisää ydinfysiikkaa mukaan... jne ja laskelma tarkentuu.
No mitä arvoa se näyttäisi lähentyvän (14%->17,5%->19,4%->21%)
Tän asian takia mä sanon, että siinä 25% on mukana jo ydinfysiikkakin. Ja sen takia niitä ei tarvitse tässä laskea, koska ne sisältyy jo annattuun lähtöarvoon. - JA51
Siksi toisekseen olisi kiva, jos te ymmärtäisitte fysiikan peruslakeja.
Nyt siis olisi kiva, jos te ymmärtäisitte mitä on energian säilyminen.
Tässä asiassa se tarkoittaa sitä, että kaikki se energia mikä vapautuu ydinreaktioiden kautta tulee lopulta lämmittämään primääripiirin vettä. Nyt sillä, että siirtyykö se energia sinne veteen säteilynä tai johtumalla jne., tai, että mikä on polttoainesauvan lämmönsiirtokerroin jne. ei vaikuta siihen hyötysuhteeseen mitenkään, koska energian säilyminen.- HelppoaKunOsaa
Sitähän tuossa on yritetty tolkuttaa. Tietty määrä fissioita vapauttaa tietyn määrän energiaa. Jäähdytys- ja höyryprosessien kautta suunnilleen 65 % tuosta energiasta menee lauhteen kautta mereen (merkityksetön osa piipun kautta ulos) ja 35 % muuttuu sähköenergiaksi (todellisessa voimalaitoksessa, laskelmassa nuo prosenttiluvut ovat 75 % ja 25 %). Alkuperäisen tehtävän kannalta kaikki muu on epäolennaista ja sotkee vain selvää asiaa.
- kompromissejä
HelppoaKunOsaa kirjoitti:
Sitähän tuossa on yritetty tolkuttaa. Tietty määrä fissioita vapauttaa tietyn määrän energiaa. Jäähdytys- ja höyryprosessien kautta suunnilleen 65 % tuosta energiasta menee lauhteen kautta mereen (merkityksetön osa piipun kautta ulos) ja 35 % muuttuu sähköenergiaksi (todellisessa voimalaitoksessa, laskelmassa nuo prosenttiluvut ovat 75 % ja 25 %). Alkuperäisen tehtävän kannalta kaikki muu on epäolennaista ja sotkee vain selvää asiaa.
"Alkuperäisen tehtävän kannalta kaikki muu on epäolennaista ja sotkee vain selvää asiaa."
Nyt olet taas väärässä. Todellisuus ei sotkea asioita. Tässä on nyt tajuttava tehdä ero teoreettisten laskelmien ja käytännön suunnittelun välillä.
Käytännön laitesuunnittelussa joudutaan pakosta tekemään kompromisseja. Käytännön laitossuunnittleu ei tavoita teoreettisia arvoja.
Juuri tätä varten on se reaktorin ydinfysikaalinen ja lämpöteknillinen suunnitelu.
Taustalla on toki fissio sellaisena kuin ydinfysiikka sen tuntee, mutta sitten tämä tieto on siirrettävä käytännön toteutukseksi.
Tässä vaikuttaa sitten valinnat polttoaineen suhteen eli käytetäänkö luonnon uraania vain rikastettua uraania (kuinka moni prosenttista rikastusta). Ja on tehtävä valinta mahdollisen jälleenkäytön suhteen (MOX-polttoaine). Fission hallintaan reaktorissa on tehtävä päätöksiä käyttöön otettavasta hidastimesta eli toteutetaanko se kevyellä vedellä, raskaalla vedellä, grafiitilla tms tekniikalla.
Kokonaisuutena on tehtävänä reaktoriratkaisu.
On muistettava se, että kyseessä on nyt fission tekninen HALLINTA.
Toinen juttu on se, että pyritään fissio energian täyteen vapauttamiseen eli suunnitelllaankin ydinpommi. Eli ratkaisu on tehtävä fission teknisen hallinnan ja vapauttamisen välillä. Molemmissa tapauksissa kyseessä on se fissioenergiasta joka sisältyy uraaniin ja plutoniumiin.
Näiden suunnitteluvalintojen vuoksi joudutaan tekemään kompromisseja jotka vaikuttaa myös hyötysuhteeseen. (myös ydinpommilla on oma hyötysuhde eli räjähdysteho "kilotonneissa" verrattuna trotyyliin)
Tekniikka on kompromissien tietoista valintaa ei siis epäolennaista tai sekottelua.
- mikä_reaktori
Wikipedia kertoo myös tälläistä:
"Fissiolle ei voi esittää yhtä yksiselitteistä reaktioyhtälöä, vaan se voi tapahtua monella tavalla. Kun U-235-ytimeen osuu neutroni, se voi fissoitua esimerkiksi seuraavasti: 23592U 10n ⇒ 9236Kr 14156Ba 3 10n. Syntyvät fissiotuotteet voivat olla muitakin, joiden massalukujen summa vapautuvat neutronit mukaan luettuina on 236 ja järjestyslukujen summa 92. Fissiotuotteina syntyvät ytimet ovat yleensä beeta-aktiivisia, joten ne muuttuvat vähitellen toisiksi nuklideiksi, joilla on sama massaluku mutta korkeampi järjestysluku."
Oletteko huomioineet tuota lausetta "Fissiolle ei voi esittää yhtä yksiselitteistä reaktioyhtälöä. vaan se voi tapahtua monella tavalla".
Fissio on todennäköinen tilastollinen prosessi eli atomin ytimiä voi haljeta monin eri tavoin. Oletus, että vapaita neutroneja syntyy AINA tuo mainittu 2.5 on väärä.
Tämä tekeekin laskuista haastavia, ei se mene ihan yksi yhteen tavalla.
Ja se mitä fissiotuottteita jatkossa syntyy onkin haastavin juttu jotta fissio jatkuisi edelleen niiden syntyvien fissiotuotteiden on oltava fissiokelpoisia (fissiilejä).
Toki muukin radioaktiivinen hajoaminen kuin fissio tuottaa kuten tuo beeta-aktiivisuuskin lämpötila muutoksia polttoaineessa.
Fissio jatkuu vain kun se "kasvutekijä" pysyy kriitillisellä alueella, fissio ei jatku alikriitillisellä alueella vaikka radioaktiivisen hajoamisen jälkilämpöä ydinpolttoaineessa onkin. Käytetty polttoaine tarvitsee jälkijäähdytystä.
Laskenta käytännössä on monimutkaisempaa kuin tuo aloittajan esittämä alkuoletus. Liika yksinkertaistaminen se vasta onkin päätä sekoittavaa. Kun reaktorissa ensi kertaa polttoaine saavuttaa kriittisen tason laskentaan on huomioitava myös polttoaineessa syntyvien uusien fissiilikelpoisten isotooppien muodostuminen. (mm. plutoniumin synty.)
Käytännössä polttoainetta EI VOI pitää kaikissa reaktoreissa niin pitkään, että kaikki U-235 olisi palanut. Käytännössä polttoaineen vaihtoa on suoritettava. Ehkä teknisesti ihanteellista olisi kertaladattava reaktori jossa polttoaine riittäisi koko reaktorin eliniäksi? Mutta olisiko tämä riittävän stabiili reaktori? Tämä ei liene mahdollista uraani- ja plutoniumreaktoreissa. Toriumreaktori fysiikkaa en tunne riittävästi.
Aloittaja teki vain liian yksinkertaisen oletuksen. Kannattaisi opiskella vielä lisää.
Miksi polttoaineen vaihtoa jos yhdellä kaavalla kaikki olisi selvää?Aloittaja voisi JO esittää sen oman reaktorimallinsa meille jotka ovat tyhmempiä. - VoiPyhäYksinkertaisuus
Etkö voisi hakeutua jollekin muulle palstalle pitämään wikipediasta opittuja esitelmiäsi. Tämä on matematiikan palsta ja kyseessä on yksinkertaistettu lukiotason laskutehtävä joka voidaan laskea annetuilla lähtöarvoilla. Miten mahdoit pärjätä koulumatematiikassa? Jos oli kyseessä yksinkertainen korkolasku, kirjoititko pitkän esseen pankkitoiminnan perusteista.
- Mistä_näitä_riittää
Ei vastaus toki jäänyt tuohon. Siinä käsiteltiin myös sekä kansantalous että maailmantalous. Lisäksi perään esitettiin valittelu, että laskut vievät aivan liikaa aikaa ja tehtäviä olisi syytä yksinkertaistaa.
- tee_työhakemus
Ydinvoimalaa eikä ydinreaktoria suunnitella yksinkertaisten lukiotietojen pohjalta.
Jatkakaa opintojanne riittävästi, viittaukseni Wikipediaan oli vain sitä varten, että osoitin teille tietojenne riittämättömyyden. Tarkoitus ei ollut kirjoittaa essettä.
Ydinvoimala investointikin kyllä vaatii jonkinmoisia tietoja koron ja koron koron laskemisesta. Täytyyhän ne investointikustannukset saada jossakin aikavälissä myös takaisin (esim. tuotetulla ja myydyllä sähköenergialla)
Miksi jotkut opiskelee pitemmälle kuin lukiotaso jos lukiotason matematiikan ja fysiikan tiedot riittää ? Onko korkeakoulu ja yliopisto tason opinnot turhia?
Te taidatte vain odottaa sitä, että joku muu esittää teille tarkat laskelmat "kriittisestä" uraanin ja plutoniumin massasta teidän pölkkypäiden ajattelemaa pommintuotantoa varten.
Mutta, ei se näin mene. Turhaan saatte odotella tälläisiä tietoja.
Ruotsikin luopui omista pommisuunnitelmistaan ja taipui ydinasesulku ajatteluun.
Eikä tälle pommiajatukselle ole edes lämmennyt Suomikaan. Tuskin täällä koskaan tehdän päätöstä raskasvesireaktorista ja omasta rikastuslaitoksesta.
Näissä tarvitaan sitä laajempaa laskemistaitoa fissioenergiasta.
Ydinasevaltiot tarvitsevat riittävästi alan asiantuntijoita joita pelkät lukiotason henkilöt eivät ole.
Miksi te näillä palstoilla vaikeroitte, onhan aina olemassa rekrytointimahdollisuus ydinvoima- tai ydinaseteollisuuden palvelukseen. Unohtuiko tämä?
- HelppoaKunOsaa
Ydinvoimala tuottaa enimmillään sähkötehoa 880 MW. Voimalan hyötysuhde, eli sähkötehon suhde reaktorin tuottamaan lämpötehoon on 35 %. Voimalan vuotuinen käyttökerroin eli vuoden aikana tuotetun sähköenergian suhde sähköenergiaan jonka voimala olisi tuottanut toimiessaan koko ajan täydellä teholla on 0,9. Uraani U-235 ytimen fissiosta vapautuu energiaa 200 MeV. Kuinka monta kilogrammaa uraani-235:ä fissioituu vuodessa kun oletetaan, että kaikki energia on peräisin uraani-235 fissioista?
Jotenkin näin olisi tehtävä pitänyt muotoilla jotta se ei jättäisi tilaa saivarteluille. Hyötysuhde on korjattu toisen sukupolven laitokselle tyypilliseksi ja käyttökerroin on otettu huomioon. Ei puhuta uraanin kulumisesta vaan uraani-235 fissiomäärästä. Ja oletetaan yksinkertaisuuden vuoksi että kaikki energia tulee uraani-235 fissioista vaikka parikymmentä prosenttia tuleekin plutoniumista uraani-238 hyötämisreaktioiden kautta.
Ja tehtävän ratkaisu olisi silloin:
(0,9*880*10^6*3*10^7/0,35)*(0,235/6*10^23)/(200*1,6*10(-13))=830 kg - näyttäkää_kykynne
"Ydinfissiosta vapautuvasta energiasta 25% saadaan sähköenergiaksi. Voimalan teho on 8,0x10^8 W. "
Aloittaja ja palstan matemaatikot saisivat tuoda esille minkälaista "voimalaa" (voimalatyyppäi) oikein tarkoitatte.
Luulettko todella, että todellisessa ydinvoimalassa KAIKKI fissioenergia tulee käytetyksi?
Luuletteko todella niin, että todellisessa ydinvoimalassa uraanin ja tai plutoniumin palama on 100 %:sta ?
Ydinpommissa fissioenergia todella vapautuu 100 %:sti räjähdysmäisesti, mutta ydinvoimalassa tätä fissioenergiaa vapautetaan hallitusti. Ettekö ymmärrä tätä eroa?
Lyhyesti: esittäkää se oma voimalatyyppinne joka ei tarvitse tarkempia ydinfysikaalisia ja lämpöteknisiä suunnittelulaskelmia kuin tuon aloittajan ja palstamatemaatikkojen esittämän.
Jään odottamaan esitystänne. Saatteko aikaan edes yksinkertaista luonnosta ydinvoimalaitoksestanne. Näyttäkää kykynne.- ymmärrys-hoi
Et ymmärrä edes kysymyksen asettelua.
"Luulettko todella, että todellisessa ydinvoimalassa KAIKKI fissioenergia tulee käytetyksi?"
Kysymyksessähän sanotaan: " Ydinfissiosta vapautuvasta energiasta 25% saadaan sähköenergiaksi." Kyse on siitä energiasta, joka fissiossa vapautuu, ei siis laskennallisesta maksimienergiasta eikä siitä, paljonko ydinpolttoainetta jää käyttämättä. Yksinkertainen kysymys, yksinkertainen vastaus. Reaktorityypeistä jäkättäminen osoittaa vain sen, ettet ymmärtänyt kysymystä.
- lukiosta_päässyt
"Tämä on matematiikan palsta ja kyseessä on yksinkertaistettu lukiotason laskutehtävä"
Niinpä näkyy olevan. Fiksummat lukiolaiset kyllä jo harkitsevat jatko-opintoja.
Tämä palsta on tarkoitettu niille lukiolaisille jotka tarvitsisivat opinnoissaan apua kun eivät muuten pärjää. - miten_se_onkaan
Simppelit odottaa simppeliä ydinfysiikkaa. Kun ydinfysiikka on simppeliä niin todennäköistä on se, että simppeli alkaa sitä ymmärtämään.
- aivot_jakautui
Tapahtuiko aivoissa halkeminen eli biologinen fissio?
- jotakin_oppinut
Matematiikka palstalla näyttää olevan joku joka on unohtanut ympyrän halkaisijan ja säteen suhteen:
"Oon unohtanu kokonaa MITEN ympyrän säde lasketaan ja nyt tarttisin apua. Pitäis saada kehän pituuden avulla siis laskettua säde, jotta voin sen ympyrän sitten harpilla piirtää. Kehän pituus on tässä tapauksessa 20 cm. Joku yksinkertainen kaava"
Eiköhän se kaava ole D / 2 = r eli säde on halkaisijan puolikas. Ja mikä olikaan ympyrän kehän pituuden suhde halkaisijaan? Olisiko tässä "piin" arvolla jokin merkitys?
Jos matemaattiset tiedot ovat tuota tasoa niin kyllähän ne fissiolaskutkin menee sitten aivan saman tietämättömyyden kaavan mukaan.
Onko lukion matematiikan, fysiikan ja kemian opetuksen taso nykyään näin heikkoa?
Ihmetyttää kovasti tämä fysiikan, kemian ja matematiikan palstojen heikko taso. Tällä opetuksen tasollako Suomi saadaan nousuun?
Kyllä tämän tasoinen surkimusten yhteiskunta tarvitseekin kovat ohjaavat pakkolait. Toiset oppii jotakin jo muutamassa vuodessa ja toisille ei riitä edes elinikäkään minkään oppimiseen. (muisti tyhjenee jo muutamassa päivässä?) - onpas_surkeaa
Mikä onkaan lukiolaisen oppimisen hyötysuhde? Taitaa olla siinä 2.5 %:n luokkaa. Kolme hukkaan heitettyä vuotta lukiossa ja opittu tieto on tuossa aloituksessa?
- SurkeaaKaikinPuolin
Taitaa olla ydinvoima-asioiden opetus aika marginaalista lukiossa nykyään. Fiksu kylläkin selvittää tuon tehtävän ihan fysiikan perustiedoilla.
Eikä palstalaistenkaan osaamista ja olenmaisuuksien oivaltamista voi kehua. - JA51
Niin kuin aikaisemmin jo totesin prosessissa syntyvä 75% häviö vodaan jakaa niin, että 65% menee höyryvoimalan piikkiin ja 10% ydinfysiikan piikkiin. Eikä täten laskun laskemiseen tarvitse sen enempää miettiä termodynamiikka eikä kauheasti myöskään ydinfysiikkaa.
***********************************************
Jos taas te haluatte välttämättä sanoa, että se 75%:tin häviö menee pelkästään höyryvoiman piikkiin ja te haluatte välttämättä laskea ydinfysiikkaa. Niin siinäkin tapauksessa tämä tehtävä ei ole kovinkaan vaikea.
Nimittäin jokainen joka on vähänkään lukenyt ydinfysiikkaa tietää sen, että ydinreaktorin polttoaineena voi käyttää myös 100%:sta U-235:sta. Nyt tämän tyyppisiä ydinreaktoreita on kaiken lisäksi aikoinaan myös rakennettu. Nimittäin silloin kun ihminen tosissaan yritti päästä Marsiin ja pidemmälle. Joten tässä suhteessa aloituksessa annetut tiedot ovat täysin riittävät polttoaineseoksen määrittämiseen. Aloituksessahan mainitaan vain U-235 nimeltä.
Joten jos te teette polttoaineseoksesta ongelman niin se johtuu ihan teidän omasta tietämättömyydestä.
No jos polttoaineena käytetään 100% U-235:ttä. Niin silloin U-235:ttä rupeaa muuttumaan fission kautta fissiofragmenteiksi ja (n,g):n kautta U-236:ksi. Jos nyt oletaan, että kyseessä on terminen ydinreaktori eli esimerkiksi kevytvesireaktori. Niin silloin polttoaine pitää vaihtaa viimeistään silloin kun sen sisältö on 0,095% U-235 ja 14,489% U-236 ja 85,414% fissiofragmentteja. Eli 85,414% U-235:stä saadaan hyödynnettyä fission kautta. Loput 14,585% jää joko polttoainejäämäksi tai muuttuu reaktorille kelpaamattomaksi polttoaineeksi. Tämän laskemiseen tarvitaan aloituksen lisäksi taulukkotietoja.
Eli siis 1200kg/0,85414=1405kg
Joten jos te teette polttoaineen vaihtamisesta ongelman niin se johtuu ihan teidän omasta tietämättömyydestä.
No kuinka paljon sitten tarvitaan luonnonuraania 100%:sen U-235:den valmistamiseen. Niin 1kg:n valmistamiseen tarvitaan 192kg:a luonnonuraania, joten sillon vastaus on 1405kg*192=269568kg eli noin 270 tonnia.
Joten jos te teette uraanin rikastamisesta ja ongelman niin se johtuu ihan teidän omasta tietämättömyydestä.- JA51
Jos taas haluatte arvion siitä kuinka paljon polttoainetta pitää vuodessa vaihtaa silloin, jos polttoaineen väkevyysaste on 4%. Niin äskeisen laskun perusteella arvio on 1405kg*(100%/4%)=35125kg eli noin 35 tonnia.
- JA51
Jos taas te uskoisitte sitä, että, että se 65% hyöryvoimaan ja 10% ydinfysiikkaan on hyvä approksimaatio. Niin silloin uraania pitäisi vaihtaa vuodessa 1200kg*(100%/4%)=30000kg eli 30 tonnia.
Jos tähän sitten tähän perään lisätään tietoa olkiluoto-1 voimalaitoksesta:
Teho: 880MW
Uraanin kokonaismassa: n. 90t
Polttoainesauvan käyttöikä 3v
Joten polttoainetta vaihdetaan vuodessa 90 tonnia /3 vuotta = 30 tonnia vuodessa. - HelppoaKunOsaa
Tuossakin olet väärässä. Olkiluoto 1ja 2 reaktoreissa vaihdetaan vuosittain polttoainetta 20 tonnia ja yhtä erää käytetään noin 5 vuotta. https://fi.wikipedia.org/wiki/Ydinpolttoainekierto
- JA51
HelppoaKunOsaa kirjoitti:
Tuossakin olet väärässä. Olkiluoto 1ja 2 reaktoreissa vaihdetaan vuosittain polttoainetta 20 tonnia ja yhtä erää käytetään noin 5 vuotta. https://fi.wikipedia.org/wiki/Ydinpolttoainekierto
Toi on juurikin sitä, ettei ymmärretä sitä kuinka vähällä tiedolla pystyy arvioimaan jos tietää mikä on olennaista ja mikä ei.
Nyt siis voisin mä tohon mun 30 tonnin arvioon ottaa mukaan myös sen, että 7% reaktorin tehosta tulee ydinjätteen radioaktiivisuudesta. Niin kuin mä olen aikaisemmin toisessa arviossani ottanut. Silloin lopputulema on 27,9 tonnia.
Sen jälkeen mä voisin muistuttaa siitä, että kyseisessä laskussa oletetaan, että reaktori on 100% teholla 365 vuorokautta vuodessa. Kun taas Olkiluoto-1:tä ei käytetä 100% teholla 365 vuorokautta vuodessa. Ja tän perusteella tarkentaa arviota 27,9*0,9=25,1 tonnia.
Ja sen jälkeen muistuttaa siitä, että mun yksinkertainen arvio on nyt 25 tonnia.
Ja mä voisin vielä muistuttaa siitä, että suurin osa porukasta imee vielä peukkua. Ja, että mä olen ainoa joka on tehnyt arvion joka koskee ihka oikeata ydinvoimalaa. - HelppoaKunOsaa
Sinä olet ihan seko. Fissiossa vapautuvaan energiaan on laskettu mukaan myös syntyvien fissiotuotteiden viritysenergia joka purkautuu pääosin nopeasti ja osin hitaammin. 83 % on fissiotuotteiden liike-energiaa ja loput on muuta. Ja tuo 20 uraanitonnia on saletti asia.
Voisit yrittää laskea tuota Martan rinnakaistehtävää, jos osaat. - JA51
HelppoaKunOsaa kirjoitti:
Sinä olet ihan seko. Fissiossa vapautuvaan energiaan on laskettu mukaan myös syntyvien fissiotuotteiden viritysenergia joka purkautuu pääosin nopeasti ja osin hitaammin. 83 % on fissiotuotteiden liike-energiaa ja loput on muuta. Ja tuo 20 uraanitonnia on saletti asia.
Voisit yrittää laskea tuota Martan rinnakaistehtävää, jos osaat.Näköjään. En muistanut tarkistaa sitä jakautumaan kirjallisuudesta. 7% tuli siitä, että reaktorin sammuttamisen jälkeen reaktoriin jää 7% jälkilämpönä tunnettu teho, joka johtuu ydinjätteen radioaktiivisuudesta.
Joten korjataan arvio 27 tonniin.
Ja sulla ei ole edelleenkään omaa arviota tilanteesta. Joten mikä sä olet sanomaan "jos osaat". Kun et selkeästi itse osaa. - JA51
HelppoaKunOsaa kirjoitti:
Sinä olet ihan seko. Fissiossa vapautuvaan energiaan on laskettu mukaan myös syntyvien fissiotuotteiden viritysenergia joka purkautuu pääosin nopeasti ja osin hitaammin. 83 % on fissiotuotteiden liike-energiaa ja loput on muuta. Ja tuo 20 uraanitonnia on saletti asia.
Voisit yrittää laskea tuota Martan rinnakaistehtävää, jos osaat.Muistuttaisin siitä, että sulla itsellä ei ole olemassa mitään laskuja joissa päädytään 20 tonniin. Sulla on ainoastaan luku jonka sä olet repinyt kirjallisuudesta.
Joten koitappa päästä siihen 20 tonniin itse.
Eli antaa tulla. - JA51
Mä luotan näissä asioissa ulkomuistiini. Eli toisin kuin te, mä en näitä juttuja kopio suoraan Wikipediasta.
- HelppoaKunOsaa
No lasketaan. Olkiluoto-1 (ja 2) reaktorin käyttöluvassa asetettu enimmäislämpöteho on 2500 MW (vastaa noin 880 MW sähkötehoa 35 % hyötysuhteella). Vuosittainen käyttökerroin on ollut yli 90 % eli oletetaan vuosittainen 8000 tunnin käyttöaika. Saadaan 20 TWh lämpöenergiaa (ja 7 TWh sähköenergiaa).
Olkiluodon reaktorin polttoaineen poistopalama on tyypillisesti 45 MWd/kgU (megawattipäivää uraanikiloa kohti) eli 1,080 TWh/tU.
Kun jaetaan 20 TWh luvulla 1,08 TWh/tU, saadaan 18,5 tU.
Olen nähnyt Olkiluodon polttoainekirjanpitoa joten tiedän varmasti sitäkin kautta.- JA51
Ei riitä, koska arvio pitää perustua vain aloituksessa annettuihin arvoihin.
Kyllä mäkin voin omista paperistani lukea sen, että olkiluoto-1:n poistopalama on 40MWd/kgU. Se on täysin yleisesti saatavilla oleva tieto.
Lähtötietona poistopalama käyttäminen on sama kuin katsoisi suoraan vastauksen.
Nimittäin aloituksen tiedot on 8ooMW ja aika on vuosi. Eli toisin sanottuna sähköä tuotetaan 800*365*24=7TWh ja kysytään kuinka paljon uraania kuluu sen tuottamiseen.
Ja vastauksena tulee 7TWh*0,25/1200kg=28TWh/1200kgU=23,3TWh/tU.
Nyt siis TWh/tU arvon laskemiseen tarvitsee laskea toi 1200kg. Ja sehän juurikin pitää laskea alkuperäisessä tapauksessa. Ja tän takia sä et voi käyttää alkuarvona TWh/tU arvoa, koska se sisältää tiedon mitä aloituksessa kysytään.
Joten yritäppä uudelleen. - JA51
Toisin sanottuna. Mä haluan vastaukseksi 20t. Mä haluan, että voimala tuottaa 7TWh sähköa vuodessa ja, että sen hyötysuhde on 35%. Eli mä luen olkiluoto-1:n tiedot Wikipediasta tai jostain.
Sen jälkeen keksin itselleni alkuarvon: 7Twh/0,35/20tU=1Twh/tU=1TWh/tU=41,7MWd/kgU.
Nyt seuraavaksi mä väitän kuuluvani olkiluodon henkilökuntaan ja sen takia tietäväni, että olkiluoto-1 voimalaitoksen MWd/kgU arvo on 41,7MWd/kgU.
Seuraavaksi mä heitän arvioksi 20t uraania vuodessa. Ja kas kummaa tulos on tarkka. - HelppoaKunOsaa
Olet melkoinen jästipää, onko noin vaikeata myöntää että olet ihan pihalla. Menepä nettiin ja guuglaa "TVO tilinpäätös". Sieltä löytyy toimintakertomukset ja tilinpäätökset viime vuosilta. Ja kerrotaan myös käytetyn polttoaineen määrät. Nähdään että neljänä viime vuonna se on vaihdellut 36-39 uraanitonnin välillä eli keskimäärin 18-19,5 tonnia per yksikkö. Ja sieltä löytyy myös tuotantotiedot. Poistopalamaa ei löydy mutta tiedän että sitä on jatkuvasti kasvatettu ja on nykyään varmasti yli 40 MWd/kgU.
Vai luuletko että TVO valehtelee tilinpäätöksessä? - JA51
HelppoaKunOsaa kirjoitti:
Olet melkoinen jästipää, onko noin vaikeata myöntää että olet ihan pihalla. Menepä nettiin ja guuglaa "TVO tilinpäätös". Sieltä löytyy toimintakertomukset ja tilinpäätökset viime vuosilta. Ja kerrotaan myös käytetyn polttoaineen määrät. Nähdään että neljänä viime vuonna se on vaihdellut 36-39 uraanitonnin välillä eli keskimäärin 18-19,5 tonnia per yksikkö. Ja sieltä löytyy myös tuotantotiedot. Poistopalamaa ei löydy mutta tiedän että sitä on jatkuvasti kasvatettu ja on nykyään varmasti yli 40 MWd/kgU.
Vai luuletko että TVO valehtelee tilinpäätöksessä?Eli sä et siis osaa laskea.
Kysehän on pohjimmiltaan siitä, että sä yrität käytännässä huijata. Käytät vastausta vastauksen laskemiseen.
Nyt sä "laskit" lähtien MWd/kgU arvosta uraanin vuosikulutuksen.
Mä taas näytin sen kuinka vuosikulutuksesta voi laskea MWd/kgU arvon tietämättä mitään ydinfysiikasta.
Eli vastauksesta vastaukseen tietämättä mitään ydinfysiikasta tai termodynamiikasta.
Nyt siis sä olisit kusessa sellaisessa tilanteessa, jossa Olkiluotoon tehtäisiin muutoksia. Eli tilanne olisi sama kuin aloituksessa. Ei tietoa poistopalamasta eikä tietoa uraanin vuosikulutuksesta.
Nyt sä sitten kaiken lisäksi yrität laittaa mun suuhuni valheellisia väittämiä. Ja sillä siirtää huomion pois sun huijauksestasi. Missä mä sanon sanon, että olkiluodon-1 uraanin kulutus olisi jotain muuta kuin mitä se on? Mähän sanon mun laskelmieni yhteydessä, että mun luvut ovat arvioita kulutuksesta.
- HelppoaKunOsaa
http://www.tvo.fi/page-515
Tuossa vielä Olkiluoto 1 ja 2 tekniset tiedot:
* Lämpöteho 2500 MW
* Sähköteho 880 MW
* Hyötysuhde 35 %
* Vuotuinen sähköntuotanto noin 7 TWh
* Polttoaineen kulutus 20 tonnia vuodessa
Jne
Valehteleeko TVO? Vai oletko ihan seko?- JA51
Niin kuin mä toisessa viestissä sanoin. Sä yrität laittaa mun suuhuni valheellisia väittämiä.
- martta00
Helppo ratkaista tämä teidän keskinäinen ongelma: laskekaa se mun esittämä tehtävä, niin katsotaan kuis äijien käy (se 880 MW lipsahti siis sinne, vaikka on tietysti lähellä oikeaa vastausta)
Eli kumpi oikeesti osaa ja tietää. Ja unohtakaa ne ydin... taikka meriveden lämpötilat - JA51
martta00 kirjoitti:
Helppo ratkaista tämä teidän keskinäinen ongelma: laskekaa se mun esittämä tehtävä, niin katsotaan kuis äijien käy (se 880 MW lipsahti siis sinne, vaikka on tietysti lähellä oikeaa vastausta)
Eli kumpi oikeesti osaa ja tietää. Ja unohtakaa ne ydin... taikka meriveden lämpötilatSä, et nyt ymmärrä sitä mistä on kyse.
Nyt siis, mikä on virhemarginaali jos vetäisee höyryvoimakoneen tiedot hatusta TÄTÄ tehtävää laskiessa? Jos sanoo, että hyötysuhde on 25% tai sanoo, että se on 35%. Virhe voi olla 35%/25%=1,4 kertainen.
Jos ei osaa laskea sitä milloin polttoaine pitää vaihtaa virhe voi olla: 1000kg/20000kg=20 kertainen.
Eli jos haluaa selvittää polttoaineen kulutuksen on paljon tarkeämpää osata ydinfysiikka kuin termodynamiikka.
- hyötymegawattipäivää
"Kyllä mäkin voin omista paperistani lukea sen, että olkiluoto-1:n poistopalama on Kyllä mäkin voin omista paperistani lukea sen, että olkiluoto-1:n poistopalama on 40MWd/kgU. Se on täysin yleisesti saatavilla oleva tieto.. Se on täysin yleisesti saatavilla oleva tieto."
Totta, mutta ymmärrätkö mitä tuo termisi "poistopalama" merkitsee? Kevytvesireaktorien käytetty polttoaine sisältää vielä palamatonta materiaalia mukaan lukien uraani U-235 ja plutoniumia.
Uraanipolttoainetta EI polteta aivan loppuun, sitä ei tule "tuhkaa" eli tuo poistopalama ei merkitse täydellistä palamaa eli 100 %.n palamishyötysuhdetta.
Energiaa jää hyödyntämättä.
Tuohon "poistopalamaan" eli polttoaineen vaihtamiseen tietyin väliajoin eli polttoainekiertoon on omat ydinfysikaaliset syynsä. Tällä on osuutensa fission hallinanlla eli reaktorifysiikassa huomioidaan hallittu fissio. Hallittu fissio merkitsee käytännössä myös stabiilia (vakaata) reaktoria. Tämän myötä pyritään välttämään liian suuria tehovaiheluita (tehohyppyjä) reaktorissa.
Tämä vaikuttaa lämpöfysikaaliseen kokonaishyötysuhteeseen ja turvallisuuteen omalla tavallaan. Tämä on sitä päivittäistä reaktorin käyttötekniikkaa.
Kiehtusvesireaktoreissa ja painevesireaktoreissa pyritään "tasaisiin lämpövirtauksiin" ilman suuria lämpötila heilahteluja. Eli tehonmuutoksia pyritään hallitsemaan.
Ja tähän on polttoaineella oma vaikutuksena. Polttoaineen vaihto eli polttoaine kierto ottaa osaa tähän reaktorin hallintaan eli siihen "palamaan". Pitkä reaktorissa oloaika vaikuttaa polttoaineen käyttöominaisuuksiin eli epästabiili käyttäytyminen voi mahdollisesti kasvaa. Kevytvesireaktorit eivät voi käyttää luonnon uraania polttoaineena eli U-235 pitoisuus laskee palamassa 0.72 %:n tasolle. Toki polttoaineessa oleva plutonium on fissiokelpoista eli palamiskelpoista mutta sen käytettävyys tuo oman epästabiilimimman käyttäytymisen.
Tuo luku 40MWd/kgU merkitsee 40 megawattipäivää 1:stä kilogrammasta uraania, uraani laskettu U-235:ksi. Tämä on polttoaineen teknillinen hyötyarvo, tämän verran saadaan energiaa hyödyksi. Reaktorista poistettuun polttoaineeseen jää vielä palamiskelpoista energiaa ja tämä ei tähän lukuun sisälly.
Luku on siis suhdeluku ei teoreettinen arvo. Teoreettiseen palamaan kuuluisi vielä luonnon uraanin 0.72 %.n U-235 palamisen arvokin, mutta kuten jo sanottu kevytvesireaktorit eivät käytä sitä polttoaineena.
Tuo palamaluku saadaan väkevöidystä eli rikastetusta polttoaineuraanista kevytvesireaktorissa. Kevytvesireaktoreissa polttoaineen sisältämä plutonium palaa vain OSAKSI ja osa jää polttoaineeseen eli siitä ei saada täyttä "palamishyötyä" irti. Fissioprosessi ei ole 100 %:sta.
Luvuista pitää ymmärtää teholliset ja teoreettiset arvot. Reaktoreissa ei koskaan pyritä täydelliseen fissioenergian vapauttamiseen niinkuin tehdään ydinpommeissa. Reaktoritekniikka on hallittua fission hyödyntämistä eli tässä puhutaan vain teknillisestä hyötysuhteesta ei kokonaishyötysuhteesta.
Sanallisten termien hallinta pitää myös ymmärtää ennen väittelyä.- JA51
Tietenkin mä ymmärrän sen mitä poistopalama tarkoittaa, koska kyse on juuri siitä mitä se tarkoittaa.
Sitä poistopalaman arvoa ei saa käyttää tämän tehtävän ratkaisemiseen juuri siitä syystä, että se arvo sisältää myös esimerkiksi sen, että sinne polttoainesauvaan jää jäljelle palamatonta polttoainetta. Ja nythän tämän tehtävän aloituksessa sitä ei ole kerrottu kuinka paljon palamatonta polttoainetta jää jäljelle.
Nyt siis kai huomaat sen, että mun viestini on sarkastinen vastaus nimimerkille HelppoKunosaalle. Juuri siitä asiasta, ettei sitä poistopalaman arvoa saa käyttää.
- neutronikaappaus
Kevytvesi- ja raskasvesireaktorit (mukaanlukien grafiittihidasteiset) ovat käytettävyydeltään erilaisia. Kevytvesireaktoreissa "tietty" tehokerroin pyritään aina pitämään negatiivisena eli tehohyppäyksiltä vältytään sen sijaan raskasvesireaktoreissa ja grafiittihidasteissa tuo sama "tietty" tehokerroin voi saada myös positiivisia arvoja eli reaktorin teho "voi karata" jopa hallitsemattomaksi.
Tämä ero vaikuttaa reaktorin stabiiliuteen käyttöolosuhteissa. Tämä vuoksi kevytvesireaktoritekniikkaa pidetään helpommin hallittavissa olevana.
Näin siis yksinkertaisesti sanottuna.
Stabiilisuuteen vaikuttaa käytettävä polttoaine ja sen palama (eli polttoaineeseen muodostuvat isotoopit). Kaikki vapaat neutronit eivät tule käytetyksi fissioenergiana vaan osa kaappautuu muihin atominytimiin.
Laskekaapa nämä neutronikaapausten osuudet reaktorissa.- JA51
Niin mä olen laskenut aikeisemmassa kirjoituksessani jo tän tehtävän 100% U-235-lle ottaen juurikin huomioon myös neutronikaappauksen ja myös sen, ettei se polttoaine pala loppuun.
- HelppoaKunOsaa
Taas on paljon esitelmöintiä itse aiheen sivusta. Korjataan nyt ainakin yksi virhe. Ydinpommissa ei fissioituminen ole täydellistä vaan pommi ehtii hajota sitä ennen. Siksi ilmakehässä tehdyissä ydinräjäytyksissä 50-60-luvuilla ympäristöön on levinnyt noin 5 tonnia plutoniumia.
- paineaallon_voima
Nyt et tajua räjähdyksen luonnetta lainkaan. Fissio tuottaa räjähdyksen mutta osa kaapatuista neutroneista absorboituu atominytimiin ja nämä radioaktiiviset partikkelit leviävät ympäristöön räjähdyksen voimasta. (mm. cesiumia ja strontiumia) Nämä radioaktiiviset alkuaineet (isotoopit) syntyvät juuri tuossa fissioprosessissa ja neutronien kaappausprosesseissa.
Räjähdykseen riittää tietty kriittinen määrä fissiokelpoista ainetta, tämä räjähdys ei poista mahdollisuutta neutronikaappauksiin. Kyllä siinä pommi hajoaa levittäen syntyneitä aineksia ympäristöön.
Se räjähdyskin tuottaa uusia alkuaineita, ydinräjähdys ei tuhoa kaikkea syntynyttä materiaa. Räjähdyksen rajuus levittää ympäristöön energian paine- ja lämpöaaltona ynnä tiettynä määränä ainetta. Kaikki syntynyt materia ei jatka fissiota koska ne eivät ole fissiokelpoisia, mutta ovat radioaktiivisia säteilijöitä.
Tämän vuoksi räjähdyksen jälkeen ympäristöön leviää radioaktiivisia isotooppeja.
Ydinräjähdyksen korkean lämpötilan vuoksi ne voivat alussa olla "kaasumaisia" leviten ilmanpaineen myötä ja jäähtyessään muuttuvat kiinteiksi aineiksi. (mm. cesium ja strontium)
Ydinräjähdyksen korkea lämpötila muuttaa myös uraanin ja plutoniumin "kaasumaiseksi" ja nämä leviävät paineen vaikutuksesta laajemmalle alueelle pommin "räjähdysytimestä" ja näin ne hajaantuvat atomit eivät jatka fissiota koska kriittinen "massaehto" ei toteudu jatkuvasti nopeasti laajentuvassa paineessa joka leviää valtavalla voimalla ympäristöön. Todennäköisesti tässä nopeassa leviämis- ja jäähtymisvaiheessa tapahtuu sitten niitä neutronikaappauksia.
Eli kaikki vapaat neutronit eivät aiheuta fissiota. Fissioräjähdys "rikkoo" uraanin ja plutoniumin atomiytimet ja fissio ei jatku laajentuvassa ja jäähtyvässä paineaallossa eli kriittinen massa hajoaa varsin nopeasti.
Sillä on aivan normaali räjähdyspaineaallon luonne. Alussa järjettömän suuri ja sitten se alenee etäisyyden kasvaessa.
- HelppoaKunOsaa
Joillakin on hirveä tarve selittää asioita joita kukaan ei kysy. Työpaikoillakin tuollaiset ovat maanvaiva.
- fission_voima
Aloittajan kysymyksessä oli kyse fission tuottamasta energiasta oletetussa "voimalassa" jota ei määritelty sen tarkemmin.
Fissioon liittyy kaikki kysymykset jotka fissioon liittyy.
Ydinvoimala ja ydinpommi kummatkin perustuu fission hyväksi käyttöön, tosin sillä erotuksella, että ydinvoimalassa kysymys on HALLITUSTA fissiosta ei räjäyttämisestä.
Fission voimaa kyetään myös hallitsemaan.
- 5m74
Tuo avauksen 25 % hyötysuhde näyttää herättäneen paljon ihmettelyä. Siinä taitaa olla mukana myös neutriinojen energia. Sitähän ei saada talteen.
Mutta itse tehtävän kannalta sillä ei ole tässä merkitystä. Oikea vastaus annettuun tehtävään tuli jo tuolla edellä.- EiNiinYksinkertaista
Ei ole. Niin kuin edellä on todettu, noin 83 % fissioenergiasta menee fissiotuotteiden liike-energiaan. Neutriinot liittyvät fissiotuotteiden beetahajoamiseen, vievät osan energiasta. En ole varma onko laskettu mukaan tuohon 200 MeV:iin.
- eri_hiukkasia
EiNiinYksinkertaista kirjoitti:
Ei ole. Niin kuin edellä on todettu, noin 83 % fissioenergiasta menee fissiotuotteiden liike-energiaan. Neutriinot liittyvät fissiotuotteiden beetahajoamiseen, vievät osan energiasta. En ole varma onko laskettu mukaan tuohon 200 MeV:iin.
"Ei ole. Niin kuin edellä on todettu, noin 83 % fissioenergiasta menee fissiotuotteiden liike-energiaan. Neutriinot liittyvät fissiotuotteiden beetahajoamiseen, vievät osan energiasta. En ole varma onko laskettu mukaan tuohon 200 MeV:iin."
Mistä alkaen neutriinot ja neutronit on pantu yhteen fissiokoppaan? Tähän asti saamani opetuksen mukaan neutriinot ja neutronit ovat eri hiukkasia.
Onko lukion opetus tässä suhteessa muuttunut?
- HelppoaKunOsaa
Jos laskee massakadon ja vastaavan energian tyypillisillä fissiotuotteilla, tulee tulokseksi noin 185 MeV. Loppuenergia on noiden fissiotuotteiden viritysenergiaa josta valtaosa purkautuu varsin nopeasti ja reaktorista poistettavaan käytettyyn polttoaineeseen jää vähäinen osa viritysenergiasta. Neutriinojen osuus lienee muutama MeV.
- mitä_fysiikkaa_luet
"Neutriino on alkeishiukkanen, joka kuuluu fermioneihin, koska sen spin on ½. Neutriinon massa on hyvin pieni, mutta on todistettu, ettei se ole täysin massaton, kuten aiemmin luultiin. Neutriinoa EI SAA sekoittaa neutroniin."
Ei fysiikkaa olla muutettu. Joku lukiolainen ei osaa erottaa käsitteitä toisistaan.
Mahtoiko nukkua fyssan tunnilla? Eikä sitten muistanut edes lukea läksyjäänkään.
Tai voihan olla niinkin, että opettaja puhui puuta heinää kun ei ymmärtänyt asiaa mistä puhui?
Suomi onkin mistään mitään tietämättömien tietoyhteiskunta.- HelppoaKunOsaa
Ei kukaan muu ole sekoittanut paitsi sinä. Olen opiskellut ydinfysiikkaa TKKssa ja tiedän mistä puhun. Mitä ihmettä teet tällä palstalla kun et tiedä edes perusasioista niin paljon että ymmärtäisit selvää kirjoitettua tekstiä?
- 324t67
HelppoaKunOsaa kirjoitti:
Ei kukaan muu ole sekoittanut paitsi sinä. Olen opiskellut ydinfysiikkaa TKKssa ja tiedän mistä puhun. Mitä ihmettä teet tällä palstalla kun et tiedä edes perusasioista niin paljon että ymmärtäisit selvää kirjoitettua tekstiä?
Komppaan.
Ei kukaan muu ole täällä sekoittanut neutronia ja neutriinoa. Neutriinot vievät energiaa mennessään ja se on fissioprosessin aikaansaamaa energian vapautumista siinä missä ydinjätteen jälkilämpökin (pitkäikäinen radioaktiivisuus). Kumpaakaan ei saada talteen sähköntuotantoon. - HelppoaKunOsaa
Noin on. Vaikka heti reaktorin sammutuksen jälkeen reaktorisydämen jälkilämpö on 7 % reaktorin täydestä tehosta, se pienenee nopeasti. Laskeskelin summittaisesti että reaktorista poistettavan polttoaine-erän jälkilämpöenergia tuhanteen vuoteen asti summattuna on promillen luokkaa siitä energiasta jonka polttoaine-erä on tuottanut fissioenergiaa reaktorissa.
- ollaan_tarkempia
324t67 kirjoitti:
Komppaan.
Ei kukaan muu ole täällä sekoittanut neutronia ja neutriinoa. Neutriinot vievät energiaa mennessään ja se on fissioprosessin aikaansaamaa energian vapautumista siinä missä ydinjätteen jälkilämpökin (pitkäikäinen radioaktiivisuus). Kumpaakaan ei saada talteen sähköntuotantoon.Olisit sitten eritellyt neutronien ja neutriinojen osuudet tuossa fissiossa. Epätarkat ilmaisut hämärtävät usein koko asian "epäselväksi puuroksi".
Samalla olisit voinut esitellä niiden absortoituvien neutronien osuudenkin.
Koska olet opiskellut ko. asiaa enemmänkin niin olisit sitten asiaa tuntevana kirjoittanut täsmällisemmin ja eritellymmin.
Palstan aloittaja nimenomaan puhui fissiosta neutronien osalta, puhumatta mitään muista radioaktiivista hajoamisprosesseista. (katso kaavaa alussa) Toki näihinkin liittyy energiamuutoksia.
Jos asiaaa ei tarkastele riittävän yksityiskohtaisesti niin asiasta voi saada varsin hämärän kuvan. Eli ydinfysiikkaa tuntemattomille olisit voinut selittää yksityiskohtaisemmin neutronien ja neutriinojen osuuden ko. fissio prosessissa.
Sekoilua on myös epätäsmällinen ilmaisu. Itse olin yrittänyt huomioida vapaiden neutronien senkin osan joka absorboituu atominytimiin aiheuttamatta uusia fissioita. Neutriinoista en kirjoittanut mitään koska osa lukijakuntaa "voi olla sellaista väkeä" ettei ole niistä mitään kuullutkaan. Tarkkaan ottaen niitä neutriinoja on kolmenlaisia joten selittely olisi mennyt maallikoiden ymmärryksen ulkopuolelle.
Hyvä kun ymmärtää neutronien osuuden fissiossa ja absorbtiossa. (ytimien halkeminen ja isotooppien muodostus) Otetaanpa sitten yhdessä opiksi ja aletaan kirjoittaa täsmällisemmin ja eritellymmin.
- HelppoaKunOsaa
No väännetään nyt vielä rautalangasta. Fissiossa syntyy fissiotuotteita, neutroneja ja gammasäteilyä ja fissioenergia jakautuu niiden kesken.
Fissiotuotteiden liike-energia edustaa keskimäärin 83 % fissioenergiasta. Lisäksi niissä on neutroniylijäämä saman alkuaineen stabiiliin isotooppiin nähden ja sen vuoksi ne ovat epävakaita. Viritystilasta purkautuu beeta- ja gammasäteilyn muodossa yleensä varsin nopeasti mutta on myös hyvin pitkiä puoliintumisaikoja. Beetasäteilyssä ytimen neutroni muuttuu protoniksi ja elektroniksi joka sinkoutuu ulos ytimestä. Elektroni ei kuitenkaan vie kaikkea ylimääristä energiaa vaan osan ottaa neutriino joka myös sinkoutuu ytimestä.
Fissiossa vapautuu keskimäärin kolme neutronia, suurin osa välittömästi ja osa viivästyneinä, kunkin energia aluksi tyypillisesti 2 MeV. Ne menettävät energiaansa eli hidastuvat törmätessään kevyisiin ytimiin. Kaksi neutroneista kaappautuu johonkin ytimeen muodostaen epävakaan ytimen. Keskimäärin yksi neutroni aiheuttaa uuden fission.- HelppoaKunOsaa
https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fission
Tuossa linkissä vielä tarkemmin. Kerkeiden fissiogammojen osuus on noin 7 MeV ja neutronien 5 MeV. Viritystilojen purkautuessa tyypillisesti 6,5 MeV menee elektroneille, 8,8 MeV neutriinoille ja 6,3 MeV gammoille. - se_konemestari
"No väännetään nyt vielä rautalangasta. Fissiossa syntyy fissiotuotteita, neutroneja ja gammasäteilyä ja fissioenergia jakautuu niiden kesken. "
No niin, nytpä löytyi se rautalangan pää josta on kiva vetää ajatuksia. Mietitäänpä sitä uraanioksidipolttoainetta polttoaine sauvan sisällä. Mikä on sen pintalämpötila?
Ja nyt päädymme siihen polttoainesauvan suojakuoreen, mikä on suojakuoren lämmön siirto-ominaisuudet kuoren ulkopuoliseen jäähdyttävään veteen tai kaasuun reaktorirakenteesta riippuen.
Lämpöteknisenä rajapintana on se polttoainesauvan suojakuori. (polttoaineen pintalämpötila - polttoaine sauvansuojakuoren materiaali ja pintalämpötila - jäähdyttävä virtaava väliaine (vesi tai kaasu) johon lämpö siirtyy?
Emme saa hyödyksi kaikkea fissioenergiaa (100 %) joka muuttuu lämpöenergiaksi ja siirtyy poltoaineesta jäähdyttävään väliaineeseen.
Rajoittavana tekijänä on polttoaineen lämpötila ja suojakuoren pintalämpötila ja reaktoriin sisäänvirtaavan ja ulostulevan väliaineen (vesi tai kaasu) lämpötilat ja virtausnopeudet.
Tämä lämmönsiirto ei ole häviötön. Näistä se termisen reaktorin lämpö hyötysuhde muodostuu. Nyt kyseessä on terminen reaktori joka toimii hidastetuilla neutroneilla. (kiehutusvesi- tai painevesireaktori)
Näitä materiaaliarvoja ei voida nostaa rajattomasti paremman hyötysuhteen saamiseksi. Fission hyödyntäminen on riippuvainen myös materiaalifysiikasta.
Reaktoritekniikassa on kyse HALLITUSTA fissiosta ja tässä joudutaan tekemään teknisiä kompromisseja.
Joko se rautalangan vääntö alkaa mahtua "lukiolaismatemaatikkojen" päähän?
Pelkkä fissiokaava ei anna vastauksia käytännön reaktoritekniikkaan. Tässä on materiaalifysikaaliset ja koneenrakennuksen rajatkin huomioitava. Yhdellä kaavalla ei pärjätä. Ja tekniset kompromissit vaikuttaa laitoksen kokonaishyötysuhteeseen. Reaktorin suunnittelu ei ole aivan helppo tehtävä.
Kertokaapa jotain valittujen materiaalien lämpökäyttäymisestä esim. valitun polttoainesauvan suojakuoren pintalämpötilan vaikutuksesta. Kuinka korkeaksi sen voi nostaa fissioreaktorissa korkeaa hyötysuhdetta tavoiteltaessa?
- odottakaa_vielä
Mikä nyt eteen kun rautalanka loppui. Eikä tyhjää rautalanka kerää voi enää vedellä eikä väännellä.
Uskokaa pois, kaupallisten lauhdeydinvoimaloiden hyötysuhteet vaihtelee laitoksen iästä ja rakenneratkaisuista riippuen aika laajalla alueella eli n. 30-40 %:ssa. Olkiluoto-3 eli uuden EPR-reaktorin hyötysuhde pitäisi ylittää 40 %:n kunhan se saataisiin ensin edes käynnistettyä. Nyt se vielä on tasan 0 %:a.
Erikoistarkoituksia varten kehitettyjä reaktoreita en tunne lainkaan (kuten ydinsukellusveneiden reaktoreita tai muita sotilastarkoituksiin varattuja reaktoreita). - oppikirjan_lukija
"mistä tässä edes pitäisi lähteä liikkeelle. "
Aloittaja voisi lähteä liikkeelle aivan alusta eli avaa se fysiikan oppikirjasi ja lue sitä uudestaan kunnolla. Siitä se lähtee liikkeelle.
Näin minä olen tehnyt niissä asioissa joita en heti ymmärrä.
Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.
Luetuimmat keskustelut
- 1006494
Nikkalassa vauhdilla nokka kohti taivasta
Mitähän Darwin sanoisi näistä 4 suomalaisesta, jotka kävivät Haparandan puolella näyttämässä, kuinka Suomi auto kulkee t303883törniöläiset kaaharit haaparannassa
isäpapan autolla kaahatta 270 km/h metsään https://www.lapinkansa.fi/nsd-kaksi-suomalaista-kuoli-kolarissa-haaparannall/283280Sitä saa mitä tilaa Perussuomalaiset!
https://yle.fi/a/74-20160212 SDP:n kannatus se vain nousee ja Keskusta on kolmantena. Kokoomus saanut pienen osan persu3781783- 331408
- 271350
Eelin, 20, itsemurhakirje - Suomalaisen terveydenhuollon virhe maksoi nuoren elämän
Yksikin mielenterveysongelmien takia menetetty nuori on liikaa. Masennusta sairastava Eeli Syrjälä, 20, ehti asua ensi471033Anteeksi kulta
En oo jaksanut pahemmin kirjoitella, kun oo ollut tosi väsynyt. Mut ikävä on mieletön ja haluisin kuiskata korvaasi, hyv11986Perttu Sirviö laukoo täydestä tuutista - Farmi Suomi -kisaajista kovaa tekstiä "Pari mätää munaa..."
Ohhoh, Farmilla tunteet alkaa käydä kuumana, kun julkkiksia tippuu jaksosta toiseen! Varo sisältöpaljastuksia: https:11910- 42879